EVOLUÇÃO DA HIDRATAÇÃO POR MICRÓSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA DE UMA ARGAMASSA CONTENDO AGREGADO RECICLADO DE LOUÇA SANITÁRIA

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1 1 EVOLUÇÃO DA HIDRATAÇÃO POR MICRÓSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA DE UMA ARGAMASSA CONTENDO AGREGADO RECICLADO DE LOUÇA SANITÁRIA COSTA, Juzélia Santos da (1); MARTINS, Celso Aparecido(2), BALDO, João Baptista (3). (1) Engenheiro Civil, CEFET-MT; doutoranda: PPG-CEM-DEMa-UFSCar.end: Travessa Waldemar Nutti, nº 41, beco-centro- São Carlos-S.P. CEP ; (1) (2,3) Professor Adjunto DEMa UFSCar. End: Rod..Washington Luís, km 235 Monjolinho São Carlos SP - C.P CEP (2) cmartins@power.ufscar.br; (3)baldo@power.ufscar.br RESUMO Este trabalho analisa a utilização de descartes da indústria de louça sanitária como agregado em argamassas de revestimento e assentamento após britagem e separação em granulometria similar à da areia de rio. Investigou-se por MEV o desenvolvimento dos produtos decorrentes da hidratação em várias idades, em argamassas, mistas cimento:cal:agregado reciclado. Os resultados indicam que a pozolanicidade e cinética de carbonatação apresentada pelo agregado reciclado é mais rápida, do que aquela que ocorre nas argamassas de traço similar contendo areia de rio. Nas composições investigadas, a utilização do agregado reciclado resultou em melhores propriedades físicas e maiores níveis de resistência mecânica quando comparados á composição similar feita com areia de rio. A disponibilidade dos resíduos e os ganhos em custos (pela redução de resíduos e do aterro sanitário), além do gerenciamento ambiental, indicam a viabilidade do processo. A microscopia eletrônica mostrou ser um poderoso instrumento na detecção da morfologia das fases nas várias idades. Palavras Chaves: reciclagem, louça sanitária, argamassa. 1 - INTRODUÇÃO A indústria que forneceu os rejeitos é de Minas Gerais e produz cerca de 170 mil peças mensais, de peso médio 14 quilos, com perda de 3%, descartando assim mais de 60 toneladas mensais. Isso significa que apenas essa indústria pode

2 2 fornecer por ano, cerca de 600 metros cúbicos de um agregado miúdo similar à areia de rio. Como existem atualmente no Brasil nove empresas com dezesseis fábricas de louça sanitária, pode-se considerar que o volume de material descartado pelo setor de louça sanitária não deixa de ser considerável (1). Considerando que aparentemente não existe nenhum estudo específico sobre o tema enfocado, o presente trabalho faz parte de uma série de estudos dessa autora (2,3,4,5,6) objetiva uma investigação em nível fundamental sobre a reciclagem de rejeitos de louça sanitária, como agregado miúdo, no desenvolvimento de uma argamassa para uso em construção civil. Tal reciclagem é importante no que tange à proteção de recursos naturais, diminuição de área de descarte e impacto ambiental. Não existem sistemas para recuperação desses resíduos, nem qualquer controle sobre a sua disposição. Não se conhecem os efeitos desses resíduos no meio ambiente (embora sejam aceitos como resíduos inertes) quando incorporados a outros fatores presentes na disposição. Também, o volume de resíduos sólidos, quando dispostos em aterro sanitário, envolve custos consideráveis para essa disposição, que nem sempre são incluídos nos benefícios econômicos da reciclagem. Os benefícios gerais da reciclagem já foram muito discutidos, como a preservação e o prolongamento da vida útil de recursos naturais, e a lei 9605 de 12/02/98 referente à ISO contempla esses aspectos, pois determina que as empresas geradoras de resíduos devem buscar alternativas de controle da poluição ambiental (7,8,9). Argamassas cujos agregados foram produzidos pela reciclagem de rejeitos de peças de louça sanitária. Tais rejeitos foram submetidos a britagem, moagem e separação granulométrica adequadas, de modo a simular uma areia utilizada em argamassa de obra. Para a caracterização e comparações de resultados em estado a fresco e endurecido, foram utilizadas as normas ABNT pertinentes. 2 - MATERIAIS E MÉTODOS Na parte experimental foram elaborados traços de argamassas, utilizando-se cimento Portland, cal hidratada, um tipo de agregado reciclado; e a areia natural de rio. O material reciclado foi proveniente de uma indústria de louça sanitária do Estado de Minas Gerais. Os ensaios utilizados se nortearam pelas normas brasileiras da ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT em vigência, objetivando a elaboração de um material próprio para o reciclado.

3 Caracterização dos materiais As peças de louça sanitária, descartadas no processo de produção após a queima foram inicialmente fragmentadas com o uso de um britador de mandíbulas, e posteriormente moídas por moinho de martelos. O material obtido foi separado em frações granulométricas de interesse, para a preparação da argamassa Os Agregados O agregado miúdo reciclado, utilizado na presente pesquisa, consistiu de material passante pela peneira ABNT nº 4 (4,8mm) e retido na peneira ABNT nº 200 (0,075mm) (NBR 7211) (10). O agregado miúdo da argamassa convencional de referência foi areia natural quartzosa (areia de rio), proveniente da região da cidade de São Carlos-SP. O ensaio de granulometria foi feito segundo a NBR 7211) (10). As granulometrias resultantes são mostradas nas figuras 1 e 2. % Retida Acumulada Limites Granulométricos para Areia Média -LSV Abertura das Peneiras (mm) Amostra % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Limites % Retida Acumulada 015 Limites Granulométricos para Areia Média Rio % Figura 1 - Curva Granulometria de agregado miúdo reciclado de Louça Sanitária Vidrada -LSV Diâmetro máximo característico = 2,4mm Módulo de finura=2,51(nbr 7211) (10) Figura 2 Curva granulométrica de agregado miúdo natural (areia rio)(p1). Diâmetro máximo característico =0,6mm Módulo de finura = 1,85 (NBR 7211) (10) Propriedades características obtidas nas análises do cimento e cal O cimento utilizado foi o cimento Portland CPII F32, embalagem 50kg, cujas características estão de acordo com a NBR (11), Tabela 1. A cal utilizada foi hidratada calcítica CHIII-embalagem 20kg, cujas características estão de acordo com a NBR-7175 (12) Tabela 1. Tabela 1 Características do cimento e cal. Característica Cimento Cal Tipo CP II-F-32 CH III Finura (%) 3 13 Massa unitária (g/cm 3 ) 1,15 0,70 NBR (11) 7175 (12)

4 Preparo das argamassas Formulou-se uma argamassa com o traço-1:2:9 (LSV9); sendo (cimento(1):cal(2): agregado miúdo reciclado de louça sanitária(9)); sendo100% do agregado miúdo reciclado de louça sanitária), comumente utilizada pelo meio especializado. As características em várias idades foram comparadas com uma argamassa convencional P1 de traço.1:2 :9 (cimento: cal:areia de rio) Mistura As argamassas feitas em laboratório foram misturadas em argamassadeira, com capacidade nominal de 20l a uma temperatura de 26 C ± 2 C e umidade relativa de 68%, por um período de 3 minutos, seguido de repouso de 10 minutos. Após este repouso, cada argamassa foi misturada por mais 1 minuto e em seguida descarregada da argamassadeira Moldagem e cura dos corpos-de-prova Corpos de prova cilíndricos de dimensões; 50mm de diâmetro por 100mm de altura, foram moldados conforme a NBR 7215 (13). Os corpos de provas foram curados ao ar durante as várias idades, à temperatura de 30 C ± 3 C, umidade relativa ± 72%. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Resultados dos ensaios da argamassa no estado fresco Os resultados de ensaios realizados no estado fresco, nas diversas argamassas, estão mostrados na Tabela 2. Tabela 2 Índices físicos das diversas argamassas no estado fresco TRAÇO 1:2:9 Consistência (mm) Densidade de massa (g/cm 3 ) Fator água/cimento (a/c) Massa unitária (g/cm 3 ) LSV ,90 3, P ,08 2,91 1,50 NBR (14) (15) 7251 (16)

5 5 3.2 Resultados do ensaio de resistência à compressão (MPa) feitos nas argamassas no estado endurecido Os resultados de resistência à compressão dos materiais realizados no estado endurecido, nas diversas argamassas, estão mostrados na Tabela 3 e na Figura 3, de acordo com NBR 13279) (17), e na Figura 4, estão mostrado o resultado do ensaio de aderência à tração realizado de acordo com a NBR 13528/95. TABELA 3 - RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES (MPa ) DAS ARGAMASSAS EM ESTUDO AOS 7, 14, 28, 63, 91 DIAS DE IDADE. TRAÇO LSV 2,10 2,30 2,44 2,95 3,26 P1 1,23 1,30 1,66 1,71 1,74 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM MPa 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM MPa LSV P1 RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA TRAÇÃO 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 RESISTÊNCIA DEADERÊNCIA À TRAÇÃO P1 LSV IDADE EM DIAS 28 DIAS DEIDADE FIGURA 3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO, DAS ARGAMASSAS EM ESTUDO AOS 7,14, 28, 63, 91 DIAS DE IDADE. FIGURA 4 RESISTÊNCIA ADERÊNCIA À TRAÇÃO, DAS ARGAMASSAS AOS 28 DIAS DE IDADE. Pelos resultados apresentados na Tabela 4 e Figura 3, observa-se que ao se utilizar como agregado miúdo 100% de agregado reciclado, a resistência mecânica à compressão aumenta acentuadamente em relação à argamassa com agregado convencional areia de rio. Pode-se inferir que o fato dos agregados conterem o esmalte cerâmico não impediu a funcionalidade do agregado como formador de esqueleto na argamassa. Realizou-se também ensaio de aderência à tração da argamassa aos 28 dias de idade, conforme Figura 4 em substrato de blocos de concreto sem função

6 6 estrutural e os resultados obtidos estão na faixa de 0,70MPa ocorrendo na interface revestimento/substrato o que atende a NBR 13749/96, que especifica uma resistência à tração 0,30MPa para revestimento externos. Estes fatos são indicativos da viabilidade da utilização do agregado reciclado de louça sanitária vidrada em substituição total ou parcial da areia de rio, em argamassas de assentamento e revestimento. 3.3 Avaliações Microestruturais Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDX A avaliação microestrutural das argamassas foi feita através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDX da superfície de fratura das argamassas endurecidas LSV e Areia de rio, conforme exemplificado nas Figura 5 e Figura 6. LSV- Fratura-28dias Produtos de Hidratação (CSH) e AF e CaCO 3 Agregado Reciclado Spectrum 2 Si Ca Al O K Ca Mg K K Ca Full Scale 3575 cts Cursor: kev (40 cts) Figura 5 - Microgafia eletrônica de varredura da superfície de fratura de uma amostra da argamassa LSV e respectivo EDX aos 28 dias de idade. kev

7 7 P1 - Fratura-28dias Areia de rio Produtos de Hidratação (CSH) e AF e CaCO 3 Ca Spectrum 1 O Si C Mg Al K Ca Full Scale cts Cursor: kev (81 cts) kev FIGURA 6 - Microgafia eletrônica de varredura da superfície de fratura de uma amostra da argamassa P1 e respectivo EDX aos 28 dias de idade. Os resultados indicam que nos traços investigados, a utilização do agregado reciclado resultou em melhores propriedades físicas e maiores níveis de resistência mecânica quando comparados a traços similares feitos com areia de rio. Durante a cura é maior o desenvolvimento de CSH e Carbonatação nas amostras contendo agregados reciclados. As micrografias eletrônica de varredura e respectivos EDS confirmaram esses resultados.

8 8 4 - CONCLUSÕES Pelos resultados obtidos nesta investigação pode-se concluir que: A utilização de agregados reciclados de louça sanitária em substituição à areia de rio, em argamassa de assentamento e revestimento é altamente viável em vista das propriedades compatíveis para as aplicações normais das argamassas feitas com areia de rio. Sem contar com baixo custo envolvido na reciclagem. Aparentemente não existe efeito deletério da fase vidrada com relação às propriedades no estados fresco e endurecido das argamassas contendo agregado reciclado. Aparentemente a carbonatação das argamassas contendo o agregado reciclado é mais intensa e de cinética mais rápida do que nas argamassas feitas com a areia de rio. 5 - BIBLIOGRAFIA 1 CERÂMICA NO BRASIL- PANORAMAS SETORIAIS-LOUÇAS SANITÁRIAS. Disponível em acesso em 20/06/ Costa, J. S.; Martins, C.A.;Baldo,J. B, Reciclagem de louça sanitária no desenvolvimento de concreto não estrutural, in:46 Congresso Brasileiro de Concreto,agosto Costa,J.S.;Martins,C.A.;Baldo,J.B,Reciclagem de louça sanitária no desenvolvimento de argamassas, in:46 Congresso Brasileiro de Concreto,08/ Costa, J. S.; Martins, C.A.;Baldo,J. B. Reciclagem de rejeitos da indústria de tijolos e telhas utilizado como agregado em argamassas, In:47 Congresso Brasileiro de Cerâmica julho Costa, J. S.; Martins, C.A.;Baldo,J. B. Caracterização da Matriz de Argamassa de Alvenaria Usando Rejeito da Indústria de Piso Cerâmico. In: NONMAT, Pirassununga, 29/10/ Silva Jr., J. E. S.; Baldo, J. B.;. Martins, C. A.; Sordi, V. L. Reciclagem de Cerâmica Vermelha para uso na Indústria da Construção Civil. In: CIC UFSCar, IX.,2001, São Carlos, SP. Anais...São Carlos: UFSCar, Trab. 356, 1 CD. 7 rreira, H. C. et all. Utilização dos resíduos da construção civil para uso como agregados em argamassas de assentamento e revestimento. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 42., 1998, Anais Poços de Caldas. p Miranda, L. F. R. Estudos de fatores que influem na fissuração de revestimentos de argamassa com entulho reciclado. 190 p. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo, JOHN, V. M. Pesquisa e desenvolvimento de mercado para resíduos. In: Reciclagem e Reutilização de resíduos como materiais de construção. São Paulo, São Paulo, ANTAC, PCC-USP, p

9 9 10 NBR Agregados para concreto especificação. Rio de Janeiro, Associação Brasileira de Normas Técnicas (1987). NBR Cimento Portland Para Argamassas. Rio de Janeiro, ABNT. 12 Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR Cal hidratada para argamassas. Rio de Janeiro, Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR Cimento Portland- Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro,1921, ABNT. 14 Associação Brasileira de Normas Técnicas (1995).NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos Determinação do teor e água para obtenção do índice de consistência padrão. Rio de Janeiro. ABNT. 15 Associação Brasileira de Normas Técnicas (1995).NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro. ABNT. 16 Associação Brasileira de Normas Técnicas (1995). NBR Agregado no estado solto determinação da massa unitária. Rio de Janeiro, ABNT. 17 Associação Brasileira de Normas Técnicas (1994).NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos -Determinação da resistência à compressão.rio de Janeiro.ABNT. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPQ à FAPESP/CEPID/CMDMC e ao Laboratório de Engenharia Civil da UFSCar. FOLLOWING THE HYDRATION AT DIFFERENT AGES OF A MORTAR CONTAINING RECYCLED SANITARY WARE AGGREGATES ABSTRACT In this work the SEM imaging was used to follow the hydration products development of a masonry mortar, made by means of recycled aggregates produced from rejects of the of the ceramic sanitary ware industry. The aggregates were produced by crushing and grinding toilet bowls in a grain size distribution of 100% passing 4.8 mm screen. The mortar composition investigated was produced under the ratio 1:2:9 (cement:slaked lime:aggregate). The curing ages were extended for 28, 91 and 360 days. By using SEM imaging it was found that no important differences between the hydration products of the mortar containing the recycled aggregates comparatively to a common mortar of similar composition containing river sand instead of recycled aggregates, with great benefits from the point of view of environment and mineral resources preservation. Words Keys: Microanalysis, Recycling, Sanitary Ware and Mortar.

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