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

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1 INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DO BENEFICIAMENTO DE VIDRO EM ARGAMASSA DE MÚLTIPLO USO Gustavo de Castro Xavier 1, Jonas Alexandre 1, Afonso Rangel Garcez de Azevedo 1, Sergio Neves Monteiro 2, Leonardo Gonçalves Pedroti 3. 1 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Laboratório de Engenharia Civil LECIV, Av. Alberto Lamego, 2000, Horto, Campos/RJ Brasil, CEP: Instituto Militar de Engenharia, Departamento de Ciências dos Materiais, Praça General Tibúrcio, 80, Rio de Janeiro, Brasil, CEP: Universidade Federal de Viçosa, Departamento de Engenharia Civil, Avenida Peter Henry Rolfs, s/n, Viçosa/ MG, gxavier@uenf.br RESUMO O processo de lapidação do vidro gera resíduo de vidro em pó. Esse resíduo apresenta complicações para descarte, não sendo reciclado como cacos de vidro, sendo então, estocado na indústria e depois, descartado como aterro. A Viminas, empresa de beneficiamento do vidro localizada em Serra- ES, produz, 150 mil m² de vidro/mês gerando 100 toneladas de resíduos/mês provenientes da lapidação, furação e esmaltação. Essa notável quantidade de resíduo trouxe o interesse nesta pesquisa quanto ao uso em argamassa, substituindo o agregado miúdo, proporcionando sua reciclagem. As substituições foram de até 30% em massa de areia por resíduo de vidro e os resultados obtidos para o índice de consistência de 260±5 mm para 5R de substituição, resistências à flexão e compressão de 1,38 ± 0,15 MPa e 4,76 ± 0,11 MPa, superior 27% e 8% respectivamente quando comparado com a argamassa 0R, indicada para uso na construção civil. Palavras-chaves: Resíduo de vidro, argamassa, dosagem. 1642

2 1. INTRODUÇÃO A produção industrial de materiais para o setor da construção civil tem apresentado um aumento recorrente nos últimos anos. Grande parte desses processos produtivos gera uma quantidade considerável de resíduos altamente poluentes e que podem ser prejudiciais ao meio ambiente. No Brasil existem hoje grandes empresas vidreiras responsáveis pela fabricação de artefatos de vidro que geram uma enorme quantidade de resíduos que são muitas vezes descartados de forma inapropriada, dispostos diretamente na natureza, o que gera transtornos ao meio ambiente. O processo de lapidação do vidro gera uma grande quantidade de resíduo sólido constituído basicamente de vidro em pó. Esse resíduo apresenta complicações em seu descarte, pois não pode ser reciclado convencionalmente como os cacos de vidro por acarretar problemas como a presença de bolhas. (MUNHOZ; SETZ, 2001). A Viminas, empresa de beneficiamento e transformação do vidro localizada no município de Serra no estado do Espírito Santo, produz, por exemplo, 150 mil m² de vidro por mês o que gera 100 toneladas de resíduos por mês provenientes da lapidação, furação e esmaltação do vidro. O interesse na reciclagem e no reaproveitamento desses resíduos sólidos mostra-se bastante interessante, uma vez que, sendo viáveis, essas práticas atendem a questões técnicas, econômicas e ambientais. Ajudando na busca por novos materiais, na preservação do meio ambiente e evitando o acúmulo de resíduos estocados pelas empresas. Assim sendo, este trabalho opta por realizar um estudo de viabilidade técnica para adicionar este material poluidor, encontrado em larga escala no município de Serra, em argamassas de múltiplo uso para construção civil. 2 - MATERIAIS E MÉTODOS 2.1- Materiais Utilizou-se o resíduo de pó proveniente do beneficiamento de vidro na cidade de Cachoeiro de Itapemirim-ES da fábrica Viminas. A cal hidratada tipo CHIII podendo conter até 13% de CO2, o cimento CPIII E 32 utilizados foram 1643

3 obtidos no comércio local. A areia lavada foi originada do rio Paraíba do Sul e a água tratada da concessionária local Métodos A amostra do pó de vidro peneirada foi estudada em laboratório para que fosse caracterizada. Tal caracterização consistiu em ensaios de peneiramento, determinação da densidade dos grãos e umidade higroscópica. Os ensaios foram realizados segundo os dispostos em normas técnicas da ABNT NBR (1986) e ABNT NBR-7181 (1986). Após a caracterização foram feitos alguns ensaios com as argamassas sem o resíduo de vidro e com o resíduo de vidro. O traço utilizado foi de 1:2:8 tanto para a argamassa sem resíduo (cimento: cal: areia), tanto para as argamassas com resíduo (cimento: cal: areia/resíduo para a argamassa com resíduo), a incorporação do resíduo de vidro deu-se na substituição da areia em diferentes proporções, conforme segue a seguir: 0R (com 0% de adição de resíduo e 100% de proporção de areia); 5R (com 5% de adição de resíduo e 95% de proporção de areia); 10R (com 10% de adição de resíduo e 90% de proporção de areia); Para a produção de argamassas no estado fresco, Todas as argamassas produzidas seguiram a ABNT NBR (2005) e ABNT NBR (2005) para obtenção do índice de consistência e o teor de ar incorporado, respectivamente. Consistência Os ensaios de consistência foram realizados em argamassa no estado fresco de acordo com a ABNT NBR (2005), que recomenda o índice de consistência (260 ± 5) mm. A quantidade de água a ser adicionada na dosagem foi àquela registrada na tentativa onde o índice foi alcançado. Como neste trabalho foram utilizados diferentes traços, deve-se atentar ao fato da fixação do índice de consistência, que de acordo com norma, deverá ser de (260 ± 5) mm em todos os traços. Teor de ar Incorporado O teor de ar incorporado foi verificado para as dosagens de 0R, 5R e 10R de substituição de areia pelo resíduo de vidro, segundo o procedimento da ABNT NBR (2005). 1644

4 Ensaios das Argamassas no Estado Endurecido As argamassas para a realização dos ensaios no estado endurecido foram confeccionadas de acordo a ABNT NBR (2005). Após a confecção foram preparados os corpos de prova de acordo com a ABNT NBR (2005), que descreve a aparelhagem necessária, os moldes prismáticos metálicos, formando três compartimentos quando montados, que servem de molde para três corpos-de-prova de 4 cm x 4 cm x 16 cm cada. Os moldes foram fixados sobre a mesa de consistência e é preenchido com duas camadas de altura aproximadamente iguais. A cada camada executada foram realizadas 30 quedas na mesa de consistência ( flowtable ). Em seguida, foi feito o rasamento da argamassa passando-se uma régua metálica de modo que a superfície ficasse plana, eliminado assim os excessos de argamassa nas bordas, este procedimento foi realizado com cuidado e pericia. Os moldes foram colocados em local plano com temperatura controlada para cura ao ar. A desforma dos corpos-de-prova foi feita em tempo mínimo de 24 horas após serem moldados. Todos os ensaios no estado endurecido foram realizados para os diferentes traços após 28 dias de cura. Resistência à tração na flexão O ensaio de resistência à tração na flexão foi executado de acordo com a ABNT NBR (2005). Para a realização do ensaio foram utilizados os corpos-de-prova confeccionados, que foram posicionados nos dispositivos de apoio do equipamento de ensaio, de modo que a face rasada não esteja em contato com os dispositivos de apoio ou com os dispositivos de carga. Em seguida, foi aplicada uma carga de (50 ± 10) N/s até a ruptura do corpo-deprova. A resistência à tração na flexão foi calculada através da Equação 1. (1) Onde: Rt Resistência à tração na flexão, em megapascal; Ft Carga aplicada verticalmente no centro do prisma, em newtons; L Distância entre os suportes, em milímetros. 1645

5 % que passa (%) 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica Resistência à Compressão Axial O ensaio de resistência à compressão axial foi executado de acordo com a ABNT NBR (2005). Para a realização dos ensaios foram utilizadas as duas metades dos corpos-de-prova rompidos. Os corpos-de-prova devem ser posicionados de modo que a face rasada não fique em contato com o dispositivo de apoio ou com o dispositivo de carga. Aplicou-se uma carga de (500 ± 50) N/s até a ruptura do corpo-de-prova. A resistência à compressão foi calculada através da Equação 2. (2) Onde: Rc Resistência à compressão, em megapascal; Fc Carga máxima aplicada, em Newton; 1600 é a área da seção considerada quadrada do dispositivo de carga de 40 mm x 40 mm, em milímetros quadrados. 3 - RESULTADO E DISCUSSÃO Granulometria A análise granulométrica permite que sejam determinadas as dimensões das partículas que constituem a amostra. A distribuição granulométrica foi estudada através do ensaio de peneiramento e do ensaio de sedimentação. Na Figura 1 está apresentada a curva granulométrica de distribuição do tamanho das partículas via úmida por peneiramento e sedimentação Areia Cal Resíduo de Vidro 0 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 Diâmetro Equivalente (mm) Figura 1 Curva de distribuição granulométrica do resíduo de vidro. 1646

6 Verifica-se que a distribuição do tamanho de partículas do resíduo de vidro é predominantemente de fração silte de 51%. A cal tem distribuição de partículas na fração silte de 98%. A granulometria da cal mostra que passou por processo de moagem. A areia com 70% nesta fração caracteriza-se como uma areia média, tem módulo de finura 2,77, sendo assim, com dimensão máxima dos agregados miúdos de 2 mm de diâmetro. Observa-se que a fração silte é predominante, significando que, na mistura dos componentes, poderá ter melhor empacotamento entre partículas. A densidade real dos grãos obtida para o resíduo de vidro foi de 2,59 g/cm³, semelhante a da areia de 2,60 g/cm³, mostrando que não haverá diferença significativa na massa final da argamassa. Consistência A Tabela 3 apresenta a quantidade de água utilizada e o índice de consistência das argamassas produzidas de acordo com a porcentagem de incorporação de resíduo. Para este ensaio, utilizou-se até 30% de substituição da areia pelo resíduo de vidro. Tabela 3 - Índice de consistência, teor de água e a/aglomerante. % de Substituição de resíduo por areia Índice de Consistência - IC (mm) Teor de água (g) Relação água/aglomerante 0% ,79 5% ,80 10% ,87 15% ,92 20% ,95 30% ,11 Os valores encontrados de índice de consistência foram obtidos com a média das medidas de diâmetros ortogonais na mesa de consistência em cada traço estudado. Para atingir estes valores, foram realizadas diversas tentativas, para que a consistência fosse fixada como correspondente a um diâmetro em 260 mm ± 5 mm (entre 255 mm e 265 mm). Este valor foi definido tendo em vista a prática de utilização das argamassas, em função da sua facilidade de aplicação, ou seja, sua aplicabilidade. 1647

7 Teor de Ar Incorporado (%) 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica Pode-se observar que a quantidade de água nos traços, bem como, a relação água/aglomerante, aumentou na medida do aumento da incorporação para manter a trabalhabilidade e uma consistência que possibilite sua aplicação. Entretanto, em porcentagens de incorporação de 20 e 30% foram observados valores elevados de água, apresentando dificuldade em manter o padrão, pois a argamassa torna-se muito fluida, o que em casos de aplicação prática a tornaria de difícil uso e dosagem. Com isso, estes dois últimos traços foram rejeitados, além disso, estes traços mostraram também que a relação água/aglomerante aumentou, podendo reduzir a resistência mecânica das amostras. Teor de Ar Incorporado A Figura 2 apresenta os resultados do teor de ar incorporado em todas as argamassas estudadas. 22,5 22,0 21,5 21,0 20,5 20,0 19,5 19,0 0R 5R 10R % de Resíduo Figura 2 Teor de ar incorporado dos diferentes traços. A argamassa produzida com cal hidratada e sem resíduo apresentou teor de ar incorporado menor do que as argamassas produzidas com resíduo em todas as proporções analisadas, de acordo com a Figura 2, entretanto, todas são superiores aos padrões de referência utilizados nos limites propostos pela ABCP (8% a 17%). Resistência à tração na flexão O ensaio para determinar à resistência a tração na flexão foi realizado em corpos de prova prismáticos na idade de 28 dias. Os resultados médios de todos os traços são mostrados na Figura

8 Resistência àcompressão (MPa) Resistência à Flexão (MPa) 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0R 5R 10R % de Resíduo Figura 3 Resultados da resistência à tração na flexão após 28 dias. Observando a Figura 3, pode-se afirmar que as argamassas 0R e 10R não houve diferença estatística entre os resultados, pois os desvios nos seus limites inferiores e superiores são coincidentes. Nota-se na Figura 3 que a argamassa 5R apresentou melhor desempenho atingindo 1,38 ± 0,15 MPa de resistência superior 38% quando comparado com a argamassa 0R. Resistência à Compressão Axial A Figura 3 mostra a resistência à compressão axial das argamassas 0R, 5R e 10R. 5,0 4,9 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 4,1 4,0 0R 5R 10R % de Resíduo Figura 4 Resistência à compressão das argamassas aos 28 dias. 1649

9 A Figura 4 mostra que as argamassas tem a mesma tendência de comportamento do que na Figura 3 apresentando maior desempenho para a argamassa 5R (4,76 ± 0,11 MPa), 8% maior que a argamassa 0R. Não houve diferença estatística entre as argamassas 0R e 10R. Isso mostra a argamassa 5R possui baixa relação a/aglomerante (Tabela 3) quando comparado com as demais, podendo ser indicada para uso na construção civil. 4 - CONCLUSÃO A partir dos resultados, pode-se concluir que: O resíduo de vidro possui 51% de fração silte e se mostrou adequado para substituição parcial da areia na confecção de argamassas; O índice de consistência para argamassa 5R foi muito próximo da argamassa 0R com relação água/aglomerante semelhante e a trabalhabilidade foi garantida nestas condições. Os demais traços, a relação água/aglomerante foi aumentando, inviabilizando o uso de percentuais de substituições da areia pelo resíduo de vidro; A argamassa 0R apresentou teor de ar incorporado menor do que as argamassas produzidas com resíduo em todas as proporções analisadas, porém, se observar a ordem de grandeza dos valores, a argamassa 5R também pode ser utilizada; Nota-se na Figura 3 que a argamassa 5R apresentou melhor desempenho atingindo 1,38 ± 0,15 MPa de resistência, superior 27% quando comparada com a argamassa 0R. Não foi notada diferença significativa entre as argamassas 0R e 10R; A Figura 4 mostra que as argamassas tem a mesma tendência de comportamento do que na Figura 3 apresentando maior desempenho para a argamassa 5R (4,76 ± 0,11 MPa) superior 8% quando comparada com a argamassa 0R. Não houve diferença estatística entre as argamassas 0R e 10R. Isso mostra a argamassa 5R possui baixa relação a/aglomerante (Tabela 3) quando comparado com as demais, podendo ser indicada para uso na construção civil. 1650

10 5 - REFERÊNCIAS Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR-6457: Amostras de solo-preparação para ensaios de compactação e caracterização-método de ensaio. Rio de Janeiro, Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT: NBR 7181: Determinação da Análise Granulométrica dos Solos, Rio de Janeiro, Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT NBR Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da mistura e determinação do índice de consistência Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT NBR Argamassas para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2005.Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT NBR Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da resistência à tração na flexão e a compressão Guimarães, J. E. P. A CAL: Fundamentos e Aplicações na Engenharia Civil. Editora Pini, São Paulo, Munhoz A. H., L. F. Setz. Reciclagem de Pó de Vidro em Massa Cerâmica, Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade de Mackenzie, São Paulo, INCORPORATION GLASS WASTE INTO MORTAR ABSTRACT The glass cutting process generates waste glass powder. This waste presents complications for disposal, not being recycled as broken glass, then being stored in the industry and then disposed of as landfill. The Viminas, glass processing company located in Serra-ES, produces 150 thousand square meters of glass / month generating 100 tons of waste / month from cutting, drilling and glazing. This remarkable amount of waste brought the interest in research on the use of mortar, replacing the fine aggregate, providing recycling. The substitutions were up to 30% by mass of glass waste sand and the results obtained for 260 ± 5 mm consistency index for replacing 5R, strengths flexural 1651

11 and compression of 1.38 ± 0.15 MPa and 4, 76 ± 0.11 MPa, greater than 27% and 8% respectively when compared to the mortar 0R, suitable for use in construction. Key-words: Glass waste, mortar, mixture. 1652