60º Congresso Brasileiro de Cerâmica 15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

Transcrição

1 ESTUDO DA PRODUÇÃO DO BLOCO DE CONCRETO PARA A VEDAÇÃO CONTENDO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DA AREIA POR RESÍDUO GERADO NO CORTE DE GRANITO E MÁRMORE (RCGM) STUDY OF THE PRODUCTION OF CONCRETE BLOCK FOR THE WALLS USE CONTAINING PARTIAL SUBSTITUTION OF SAND BY WASTE CUTTING OF GRANITE AND MARBLE (WCGM) T. S. Andrade (1); (2) F.F.Fernandes; (3) J. C. M. Neto (1) Graduanda em Engenharia Civil (2) Professor Mestre (3) Professor Doutor Universidade do Estado do Amazonas UEA talitashallonc@gmail.com Resumo Cada vez mais há a necessidade de se utilizar materiais alternativos no lugar dos agregados naturais da construção civil. Buscou-se estudar o uso destes resíduos (RCGM - Resíduo do Corte do Granito e Mármore) produzidos nas marmorarias de Manaus, que são dispostos em aterros industriais, sendo uma das principais fontes de degradação ambiental. É necessário reduzir a exploração e buscar alternativas para substituição destes agregados. Este estudo baseia-se na aplicação do RCGM em substituição parcial da areia para produção de artefato de bloco de concreto para vedação. Na análise dos dados verificou-se: na análise química houve um grande potencial pozolânico. Na análise macroscópica observou-se que o resíduo colaborou com empacotamento do compósito, observando-se o preenchimento dos vazios. Concluise que aplicando o resíduo na produção de blocos, a resistência à compressão aumentou, possibilitando a produção de um artefato com viabilidade técnica e de forma sustentável, sendo uma alternativa à problemática ambiental. Palavra-Chave: resíduos, agregados, concreto, sustentabilidade. Abstract Increasingly, there is the need of using alternative materials instead of natural aggregates in the construction. The research aimed to study the usage of these wastes (WCGM Waste Cutting of Granite and Marble) produced in the marble factories of Manaus, that are disposed in industrial landfills, becoming a major source of environmental degradation.it is required to reduce this exploration and to search for alternatives for partial substitution of sand for the production of concrete block s artifact for walls use. The following aspects were verified: in the chemical analysis a great pozzolanic potential. In the macroscopic analysis it was observed that the waste collaborated with composite packaging, observing the filling of the voids. In conclusion, by applying the waste in the production of blocks, the resistance to compression increased, allowing the production of an artifact with technical viability and in a sustainable way, becoming an alternative to the environmental issues. Key-Word: wastes, aggregates, concrete, sustainability 2132

2 1 Introdução No mundo milhões de toneladas de resíduos são produzidos (LUCAS, 2008). Os resíduos gerados pelas atividades industriais crescem em importância no cenário ambiental, uma vez que são produzidos por vários tipos de indústria, tais como a metalúrgica, a química, a petroquímica, a papeleira, a alimentícia, etc. Tais resíduos são bastante variados, podendo ser representados por cinza, lodo, óleos, resíduos alcalinos ou ácidos, plástico, papel, madeira, fibras, borracha, metais, escórias, vidro, cerâmica e outros (NAUMOFF; PERES, 2000). Os resíduos industriais historicamente vêm sendo depositados de maneira inadequada no Brasil, muitas vezes sem segregação (ROMA; MOURA, 2011). A areia natural por ser bastante utilizada em obras da construção, tem sofrido um esgotamento de suas jazidas, aumentando seu custo. Com a exploração desenfreada dos recursos naturais e pensando no meio ambiente, verificou-se a necessidade do reaproveitamento. O resíduo escolhido para o estudo é resultante do corte do granito e mármore e pela classificação dos resíduos da construção civil pela Resolução 307 do CONAMA está na classe C (resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem ou recuperação). Logo, o estudo buscou alternativas para a aplicação do resíduo para a produção de blocos para vedação, possibilitando uma melhor destinação do resíduo. 1.1 Objetivos Geral Estudar o resíduo resultante do corte de granito e mármore na produção de concreto para bloco de vedação Específicos - Caracterizar o resíduo como agregado miúdo; - Determinar as propriedades físicas e mecânicas do concreto produzido com o resíduo estudado. - Dosar o concreto para produção de artefatos de blocos para vedação; - Verificar o comportamento do concreto com a adição do resíduo; 2133

3 1.2 Metodologia A pesquisa foi baseada no estudo de caso dos resíduos de corte de granito e mármore de uma marmoraria, localizada em Manaus na avenida Cosme Ferreira. Primeiramente o resíduo coletado foi levado para Universidade do Estado do Amazonas (UEA). Depois o restante dos materiais a serem utilizados coletados na empresa Pavi Blocos foram levados para o laboratório. Foram realizados a caracterização dos agregados, bem como a análise química de todos os componentes utilizados para a produção do concreto. Em seguida, foram produzidos concretos que foram colocados em corpos-de-prova. Após o endurecimento do concreto foi realizado o teste de resistência à compressão nas idades de 3, 7 e 28 dias. Além dos ensaios de resistência, foram realizados os ensaios de absorção, índice de vazios e carbonatação. Após verificado o melhor traço, foram produzidos os blocos de vedação para o rompimento, análise dimensional e aspecto das amostras. 1.3 Definição do traço de concreto O traço foi elaborado de acordo com os parâmetros da indústria. O traço inicialmente sugerido é a proporção, em peso, de cimento, areia/rcgm, pó de brita, areia grossa e água, respectivamente. Por apresentar características semelhantes à areia, o RCGM foi substituído nas porcentagens propostas: Traço I 1: 6,2: 3,76: 5,96: 0,6 (Referência) Traço II 1: 5.89 :0,31: 3,76: 5,96: 0,6 (95% Areia e 5% RCGM) Traço III 1: 5,58: 0,62: 3,76: 5,96: 0,6 (90% Areia e 10% RCGM) Traço IV 1: 5,27: 0,93: 3,76: 5,96: 0,6 (85% Areia e 15% RCGM) 2 Resultados 2.1 Ensaios dos Resíduos de Corte do Granito e Mármore Granulometria, Massa Unitária e Massa Específica Segundo (Moura, 2002) a partir da sedimentação do resíduo, verificou-se que o RCGM possui 77% de fração menor que 0,075 mm. Para determinação da massa unitária foram usados os procedimentos prescritos na NBR NM 45:2006. Obteu-se compactada-média (g/cm³) = 1,

4 A massa especifica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo os poros permeáveis. Tem influência na quantidade de material a ser dosado no traço para a produção de concreto. µmédio (g/cm³)= 2,3 2.2 Ensaios da Areia Granulometria O módulo de finura da areia = 1,91±00,1. E o Dmáx é igual ao 2,36 mm. Conforme a NBR 7211/2009, o módulo de finura da zona utilizável inferior varia entre 1,55 a 2,20 e areia está aceitável. Devido seu MFmédio ser menor que 2,40, classifica a areia utilizada no estudo como fina, segundo a NBR Massa Unitária da Areia Através dos ensaios a massa unitária da areia é compactada-média (g/cm³) = 1,55 Verifica-se que a massa unitária da areia é próxima do resíduo que vai substituí-la parcialmente RCGM (g/cm³) = 1, Materiais Pulverulentos ABNT NBR NM 46/2003 O teor de materiais pulverulentos aceitável é de 3,0%, para o concreto que será submetido a desgaste superficial, e de 5,0%, para aquele protegido do desgaste superficial (ABNT, 2009a). Portanto, a areia amostrada é aceita, pois se obteve 1,83% Teor de Torrões de Argila ABNT NBR 7218/2010 A massa de areia (Mareia) segundo a norma é de 200 gramas (g). E, após o ensaio, obteve-se uma massa de torrões igual a 199,81g. Obtendo-se: TA = 0,1%. A quantidade máxima de torrões de argila (TA) aceitável é de 3,0 % (ABNT, 2009a), logo a areia está dentro dos parâmetros de aceitação Massa Específica da Areia µmédio (g/cm³) = 2,64 Verifica-se que a massa específica da areia é próxima do resíduo que vai substituí-la parcialmente µrcgm (g/cm³) = 2,

5 2.3 Ensaios com o Pó de Brita Granulometria, Massa Unitária e Específica O módulo de finura do pó de brita= 2,70±00,1. E o Dmáx é igual ao 4,75 mm. A massa unitária é 1,7 (g/cm³) e a massa específica 2,76 (g/cm³). 2.4 Ensaios com o Areia Grossa Granulometria, Massa Unitária e Massa Específica O módulo de finura do areia grossa = 4,58±00,1. E o Dmáx é igual ao 4,75 mm. Massa unitária de 1,6 (g/cm³) e massa específica de 2,72 (g/cm³). 2.5 Ensaios com o cimento Finura do cimento O ensaio de Finura do Cimento foi realizado segundo recomendações da norma técnica ABNT NBR 11579:2013. O cimento utilizado para o ensaio foi o CP I S 32 MPa, e o método de ensaio empregado foi o manual. O módulo de finura foi de 8,60% atendendo ao limite estabelecido na norma de 12% Pasta de consistência normal Para a pasta ser considerada como tendo consistência normal, a sonda (do aparelho de Vicat) deve situar-se a uma distância de 6±1 mm da placa base (ABNT, 2003), com esse ensaio é possível também medir a quantidade de água ideal para a mistura obter a consistência esperada para que possa, então, ser realizado o ensaio de tempo de início e fim de pega da pasta. Observou-se que após 2 tentativas, colocou-se 150 ml de agua e a distância percorrida foi de 7mm Ensaios de início e fim de pega Para o ensaio de determinação do tempo de início e fim de pega, utilizou-se a quantidade de água obtida com o ensaio de pasta de consistência normal (ABNT NBR NM 43/2003), 150g de água para 500g de cimento. Verificou-se foi 1h 40min e o fim de pega 3h 07min. 2136

6 3 Produção de Corpos-de-Prova e Ensaios com o Concreto Os corpos-de-prova produzidos, tanto com o traço de referência (Traço 1) quanto com os traços dosados para substituição parcial da areia foram feitos em formas metálicas cilíndricas com 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura. O concreto foi preparado de maneira manual e adensado manualmente também, seguindo as normas ABNT NBR 5738/2015. Para o ensaio de resistência à compressão, são produzidos quatro corpos-de-prova para cada idade (3, 7 e 28 dias) de cada traço, totalizando 48 corpos-de-prova (ANBT, 2003). A cura adotada foi a submersa. De acordo com (Prado, 2006) a cura térmica fosse mais representativa não se mostrou eficiente. Os corpos de prova fabricados sem cura atingiram resistência satisfatória aos 7 dias, mas houve pouco acréscimo de resistência aos 28 dias. Já os corpos de prova com cura imersa apresentaram resistência à compressão aos 7 dias igual a dos corpos de prova sem cura, mas uma melhor resistência à compressão aos 28 dias. Alguns corpos-de-prova moldados para o ensaio a compressão apresentaram desvios elevados, que pode ser explicado devido ao modo do adensamento. Esperava-se 2,5 Mpa para bloco de vedação não estrutural aparente (39X19X19). Os ensaios mecânicos realizados apresentaram valores satisfatórios de resistências para todos os traços, observando um aumento da resistência quando substituído o valor da areia pelo RCGM. O gráfico abaixo mostra o resumo das resistências dos quatro traços estudados: 4 Análise macroscópica Figura 1 Gráfico comparativo das resistências para todos os traços A análise macroscópica foi realizada no Laboratório de Engenharia dos Materiais da Universidade do Estado do Amazonas. Consiste na visualização por câmera nas lentes de 10X e 20X. Foi feito no estereoscópico Sd-2al Kyowa optical. 2137

7 VAZIOS AREIA GROSSA Figura 2 Fotografia obtida por microscópio estereoscópico traço 1 (sem RCGM) 10X VAZIOS VAZIOS AREIA GROSSA Figura 3 Fotografia obtida por microscópio estereoscópico traço 2 (5% RCGM) 10X VAZIOS AREIA GROSSA Figura 4 Fotografia obtida por microscópio estereoscópico traço 3 (10% RCGM) 10X 2138

8 AREIA GROSSA VAZIOS Figura 5 Fotografia obtida por microscópio estereoscópico traço 4 (15% RCGM) 10X 5 Análise Química dos Agregados A análise química foi realizada no Laboratório de Química da Universidade do Estado do Amazonas, auxiliada pela Professora Doutora Cláudia Cândida Silva. Consiste no método de Fluorescência de Raio-X por dispersão de onda. Para uma melhor análise e comparativo entre as amostras estudadas, verificou-se que o RCGM possui um alto potencial pozolânico devido às altas concentrações de Silício e Cálcio, elementos que estão também presentes no cimento. Devido aos grãos serem finos, há o empacotamento das partículas, ocupando-se os vazios, aumentando a massa específica. Verifica-se também a teoria do empacotamento visa que os vazios entre os agregados de maior dimensão sejam preenchidas por partículas menores. Figura 6 Elementos químicos Areia, Cimento e RCGM 2139

9 6 Ensaios Absorção por Imersão, Índice de Vazios e Massa Específica Nos gráficos abaixo, comparou-se o comportamento dos traços e verificou O ensaio de absorção para todos os traços atendeu à NBR 6136 (ABNT,2014) 10%. Os vazios foram diminuindo conforme aumentava a substituição do RCGM. Figura 7 Absorção por imersão Figura 9 Massa Específica Seca, Saturada e Real conforme os traços de estudo 7 Fabricação dos Blocos na empresa Após a análise dos dados de resistências obtidos através dos corpos-de-prova, observouse que a maior resistência atingida aos 28 dias foi com a substituição de 15% da areia pelo resíduo. Logo, para a produção dos blocos na empresa foi escolhido este traço para o estudo das resistências e análise dimensional dos blocos. Os traços dos concretos selecionados foram utilizados em volume, pois na indústria a proporção dos componentes da mistura é feita pelo número de voltas da esteira do 2140

10 misturador. Vale ressaltar que esse tipo de dosagem é menos preciso que a dosagem em massa e provoca maior variabilidade nas propriedades dos blocos (Prado, 2006). Os agregados são despejados no misturador juntamente com o cimento e homogeneizados. Há um sensor de controle de umidade pelo qual o funcionário controle a quantidade de água. A máquina vibro-prensa, permite controlar os tempos de alimentação, vibração e prensagem. Estes tempos são controlados por um funcionário, que realiza constantemente o controle visual da moldagem dos blocos (Prado, 2006). Após a moldagem dos blocos, seguem para a câmara de cura térmica. Figura 10 Blocos após prensagem, prontos para cura Figura 11 Aspecto Visual do Bloco com RCGM Conforme disponibilidade e recomendação da empresa, após 7 dias os blocos foram retirados da cura térmica. Foram realizados os ensaios de resistência à compressão e análise dimensional conforme NBR 6136 (ABNT,2014). Figura 12 Comparativo das resistências dos blocos confeccionados na indústria 2141

11 8 Considerações Finais A utilização do Resíduo do Corte do Mármore e Granito (RCGM) na substituição parcial da areia na produção de concreto para bloco de vedação contribui para a diminuição do impacto ambiental causo pelo elevado número consumo de agregados naturais. A partir dos resultados deste estudo, conclui-se que: Quanto à resistência à compressão, observou-se um melhor desempenho dos concretos com RCGM, em relação aos concretos de referência; O ensaio de absorção para todos os traços atendeu à NBR 6136 (ABNT,2014) 10%; Os blocos produzidos na empresa com 15% de RCGM apresentaram resistências maiores que os de referência; O aspecto visual dos blocos produzidos não diferiu dos de referência. 9 Referências Bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, NBR 5739: Concreto Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Requisitos. Rio de Janeiro, NBR 6467: Agregados Determinação do inchamento de agregado miúdo Método de ensaio. Rio de Janeiro, NBR 7211: Agregados para concreto Especificação. Rio de Janeiro, NBR 7215: Cimento Portland Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, NBR 7218: Agregados Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis. Rio de Janeiro, NBR 7809: Agregado graúdo Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro Método de ensaio. Rio de Janeiro, NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, NBR 11579: Cimento Portland Determinação do índice de finura por meio da peneira 75 µm, nº 200. Rio de Janeiro,

12 . NBR 12655: Concreto de Cimento Portland Preparo, controle e recebimento e aceitação Procedimento. Rio de Janeiro, NBR NM 43: Cimento Portland Determinação da pasta de consistência normal. Rio de Janeiro, NBR NM 45: Agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, NBR NM 46: Agregados Determinação do material fino que passa através da peneira 75 um, por lavagem. Rio de Janeiro, NBR NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, NBR NM 53: Agregado graúdo Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, NBR NM 65: Cimento Portland Determinação do tempo de pega. Rio de Janeiro, NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, GONÇALVES, J. P.; MOURA, W. A Avaliação da influência da utilização do resíduo de corte de granito (RCG), como adição, em propriedades mecânicas do concreto. In: 57º Congresso Brasileiro do Concreto. Anais do 57º CBC. Bonito: IBRACON, GOZZE, R. V.; GALAZZI, W. J.;COELHO, M.A.;COELHO, L.H.. Estudo da dosagem de concreto através da compactação de agregados pela teoria do empacotamento com o uso de resíduo de rochas ornamentais como parte do agregado. In: Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído. Porto Alegre, Rio Grande do Sul: ANTAQ, PRADO, Danilo Mascarenhas. Propriedades físicas e mecânicas de blocos estruturais produzidos com agregados reciclados de concreto. Dissertação (Mestrado), Departamento de Engenharia de Estruturas, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos,