ESTUDO DE ALTERNATIVAS PARA REAPROVEITAMENTO DE ESCÓRIAS DE FLUXO DE SOLDAGEM COMO AGREGADO MIÚDO

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1 ESTUDO DE ALTERNATIVAS PARA REAPROVEITAMENTO DE ESCÓRIAS DE FLUXO DE SOLDAGEM COMO AGREGADO MIÚDO N.C. Rubim 1, W.S., Silveira 1, C.D, Silva 1, S.F, Almeida 1, C.B. Fonseca 2 UnilesteMg 1, Colégio Padre de Man 2 Rua Telúrio, 83, Recanto Verde, Coronel Fabriciano MG Cinthiabritofonseca27@gmail.com RESUMO Os resíduos gerados pelas atividades industriais crescem em importância no cenário ambiental. Uma das atividades geradora de resíduos é o processo de soldagem a arco submerso que acumula enorme quantidade de resíduo de escória. Em geral, este resíduo vem sendo disposto em lixões. A reciclagem desses resíduos é fundamental para uma sociedade apoiada no desenvolvimento sustentável. O Setor da Construção Civil é o maior consumidor dos recursos naturais. No presente trabalho, será feito um estudo objetivando avaliar a influência do resíduo de escória de fluxo de soldagem sobre as propriedades tecnológicas de argamassa de múltiplo uso para aplicação na construção civil. As argamassas serão caracterizadas quanto a sua a densidade de massa, o teor de ar incorporado, a retenção de água, serão também realizados testes para determinar suas propriedades físicas e mecânicas. Palavras Chave: escória, soldagem, reciclagem, construção civil

2 INTRODUÇÃO Um dos grandes problemas enfrentados ultimamente pela população mundial é a geração e disposição de resíduos das industrias, que são encontrados de várias maneiras como cinzas, lodo, escórias, plásticos e outros, correspondendo a milhares de toneladas no mundo todo. Deste modo viu-se a necessidade do desenvolvimento de meios para minimizar os impactos ambientais trazidos por estes resíduos. (Lucas e Benatti, 2008). Todos sabemos que a Construção Civil é um dos maiores consumidores de Recursos da Natureza. Para construção e urbanização das cidades, há necessidade de exploração e utilização dos recursos naturais, causando impacto no meio ambiente, alterando a quantidade de oxigênio produzido pelas florestas, a qualidade das águas dos rios e o clima, fatores estes que são fundamentais para a existência humana. Para encontrar meios que minimizem as agressões da natureza, a construção civil, pode-se utilizar de tecnologias, para absorver parte desta escória de fluxo de soldagem, produzidas pelas indústrias de fabricação, como um agregado, pois sendo este um resíduo sólido sem uma destinação específica e que após ser beneficiado pode facilmente ser aplicado como substituto da areia como um agregado para produção de argamassas, ajudando na redução do impacto ambiental. O reaproveitamento destes resíduos sólidos podem contribuir para a redução de custos na construção civil e os prejuízos ambientais gerados quando se extrai a areia diretamente do ambiente. Sendo os recursos naturais consumidos em sua grande parte pela construção civil, o setor tem grande potencial para reaproveitamento de resíduos, podendo ser incorporados em concretos e argamassas para múltiplos usos, permitindo um destino ambientalmente correto contribuindo para sustentabilidade e ainda diminuindo custos finais na indústria. (Lucas e Benatti, 2008) MATERIAIS E MÉTODOS Na realização do procedimento experimental deste trabalho, foram utilizados materiais convencionais como cimento, água e areia, além da escória do fluxo de soldagem

3 O Cimento Para a fabricação dos corpos de prova foi utilizado o Cimento Portland CPIV da marca Cauê, composto com Pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Segundo Galhardo (2014), a adição de Pozolana ao cimento proporciona alta impermeabilidade e com isso maior durabilidade, apresentando maior resistência mecânica à compressão em comparação ao concreto de cimento Portland. Foi escolhido este tipo de cimento por tratar-se de um produto com mais disponibilidade no mercado da região e também por ser o cimento mais utilizado na construção civil em geral na região. Areia Utilizada A areia utilizada, que será a areia natural do Rio Doce, terá destacado seu módulo de finura, massa específica aparente e massa específica teórica conforme as respectivas normas. EFS Utilizada Neste trabalho será utilizado um tipo de EFS, proveniente de uma indústria mecânica da região do vale do aço e gerado após o processo de Soldagem a Arco Submerso. Processamento da EFS A EFS na sua forma original se apresenta com uma das faces com textura lisa e forma irregular, tem tamanho alongado e aspecto vítreo. Para se adequar as características de um agregado exigidas pela norma, a EFS necessita ser triturado, dessa forma se adequando à granulometria do agregado necessário à confecção de argamassas. O material foi beneficiado por um processo de moagem. O resíduo passou pelo processo até que o mesmo fosse peneirado na peneira 4,8mm, e que o agregado passante correspondesse ao mínimo de 95% do peso do material, para que pudesse ser considerado agregado miúdo

4 Ensaios no estado fresco, Índice de consistência ABNT NBR : 2002 O preparo da argamassa e a determinação do índice de consistência foram executadas de acordo com as diretrizes da norma NBR : A quantidade de material utilizado para confecção das argamassas foi, uma parte de cimento para três de agregado miúdo. A quantidade de água foi definida de acordo com o fator agua/cimento, que ficou calculado em 0,59. Retenção de água ABNT NBR :1995 A Retenção de água é uma característica que está associada à capacidade da argamassa fresca manter a sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam perda de água de amassamento, seja por evaporação seja pela absorção de água da base. A retenção de água pela NBR (1995) visa medir a quantidade de água absorvida em papel-filtro colocado sobre a argamassa fresca, submetida a uma pressão constante, comprimida por um peso sobre o papel. Da argamassa que foi preparada de acordo com a NBR (1995). Densidade de massa Seguindo a NBR (1995) foi preenchido um recipiente cilíndrico de PVC calibrado formando três camadas de alturas aproximadamente iguais. Em cada camada, foi aplicado 20 golpes ao longo do perímetro da argamassa. Após a execução e golpeamento da última camada, foi aplicado cinco golpes com o soquete, a intervalos regularmente distribuídos ao redor da parede externa do recipiente. Assim obtivemos a densidade de massa, dividindo esta pelo volume do recipiente cilíndrico. Teor de ar incorporado Pelo ensaio apresentado na NBR (1995) determinamos esta característica. Da relação entre a densidade de massa no estado fresco e a densidade de massa teórica, medida em um recipiente de volume conhecido, calculamos o teor de ar incorporado. Sendo o volume de vazios correspondente ao teor de ar, que é expresso em porcentagem. A argamassa 10224

5 será mais compacta, quanto maior a densidade de massa ou menor o teor de ar incorporado. Ensaios no estado endurecido, Densidade da massa no estado endurecido ABNT NBR A NBR (1995) determina a densidade de massa aparente de argamassas no estado endurecido. Para os ensaios foram moldados três corpos de prova, atendendo às exigências da NBR (1995). Posterior ao tempo de cura os corpos de prova foram colocados em estufa a uma temperatura de 105 ± 5ºC até que sua massa fosse constante. Com os dados de suas dimensões e pesagem, foi calculada a densidade de massa aparente endurecida. Resistência à Compressão Foram moldados três corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm x 100 mm para cada idade e tipo de argamassa, a fim de verificar a resistência das argamassas. Estes foram rompidos por compressão axial nas idades de 7, 14 e 28 dias. RESULTADOS E DISCUSSÃO O processo de transformação da EFS em agregado miúdo foi muito eficiente como mostrado na figura 1, pois foi conseguido que de 96% do material passasse pela peneira de 4,8 mm, classificando assim o material como agregado miúdo

6 Gráfico 1: Beneficiamento da EFS. Fonte: As autoras. Para a verificação da influência da adição do resíduo nas propriedades tecnológicas dos corpos de prova foram desenvolvidas as formulações indicadas na Tabela 1. Tabela 1 Amostras formuladas para o estudo. Formulação EFS (%) em massa Areia (%) em massa A B C D Fonte: As autoras. Caracterização da matéria prima A matéria prima obtida possui massa específica real de 3,33 g/cm 3 e massa unitária de 2,31 g/cm 3. Esses resultados indicam que a EFS é cerca de 20% mais pesada que a areia e não há diferença entre as massas real e unitária

7 Com o resultado encontrado podemos concluir que as argamassas compostas com EFS serão mais compactadas e terão densidade maior que as argamassas com areia natural e sendo assim possuirão maior resistência a esforços mecânicos. Caracterização dos corpos de prova Neste ensaio foi determinada a massa específica da argamassa no estado fresco. Conforme pode ser observado na Tabela 2, existe uma relação direta entre a massa específica da argamassa fresca e a massa específica do agregado. Tabela 2 - Comparação entre as massas específicas dos agregados e das argamassas. Traço Massa específica do agregado (g/cm3) Massa específica da argamassa fresca (g/cm3) 100 % EFS (1:3:0,6) 3,33 2,31 50 % Areia / 50% EFS (1:3:0,6) 2,99 2,27 75 % Areia / 25% EFS (1:3:0,6) 2,82 2, % Areia (1:3:0,6) 2,65 2,17 Fonte: As autoras Teor de ar incorporado NBR O teor de ar incorporado interfere diretamente em outras propriedades da argamassa como, por exemplo, a resistência à compressão e aderência da argamassa, Nakakura (2003 apud Viana, 2007). Os corpos de prova obtiveram o resultado de acordo com o gráfico 2 abaixo

8 Gráfico 2: Teor de ar incorporado. Fonte: As autoras. Capacidade de retenção de água Esta é uma das características mais preocupantes em relação a uma argamassa que utiliza agregado reciclado, como é sabido a perda de água nas argamassas de assentamento para blocos ou tijolos pode afetar a trabalhabilidade e a resistência mecânica da mesma, além de elevar as retrações, causando fissuração e perda de aderência desta ao substrato, portanto a capacidade de retenção de água (NBR 13277, 1995) é de suma importância para uma argamassa de múltiplos tipos de uso. No Gráfico 3 pode-se observar a relação entre o teor de ar incorporado e a densidade de massa

9 Gráfico 3: Relação entre teor de ar incorporado e densidade. Densidade de massa aparente O valor da densidade de massa da argamassa é um indicativo de quanto mais compacta foi a mistura resultante da proporção agregado/aglomerante e da distribuição granulométrica do conjunto, segundo Nakakura e Cincotto (2004 apud Viana, 2007). A tabela 3 abaixo mostra os resultados da densidade aparente dos corpos de prova. Tabela 3 - Comparação entre as densidades de massa das argamassas. Densidade de massa da argamassa no estado fresco (g/cm3) Densidade de massa da argamassa no estado endurecido (g/cm³) 100 % EFS (1:3:0,6) 2,31 2,30 50 % Areia / 50% EFS (1:3:0,6) 2,27 2,24 75 % Areia / 25% EFS (1:3:0,6) 2,23 2, % Areia (1:3:0,6) 2,17 2,13 Fonte: As autoras

10 Resistência à compressão Neste trabalho foi realizado um comparativo das resistências das argamassas com EFS e Areia Natural em diferentes formulações e com idades variadas, 7, 14 e 28 dias, no Gráfico 4, é mostrado o desempenho das argamassas. Gráfico 4: Resultado da resistência a compressão dos corpos de prova. Fonte: As autoras. CONCLUSÂO Com a realização do trabalho foi obtido a comprovação que a EFS possui um bom desempenho quando empregado como agregado miúdo na produção de argamassas, e que este após seu beneficiamento poderá substituir a areia natural. Na questão ambiental é onde se pode obter um maior ganho utilizando a EFS para confecção de argamassas, onde se pode diminuir o despejo de EFS em aterros sanitários e as despesas das empresas fabricantes com seu transporte, disposição e licenças ou multas. Neste trabalho mostra que este resíduo se mostra uma alternativa viável como material a ser incorporado ou até mesmo como substituto da Areia Natural, bem natural finito muito utilizado atualmente. Pode se concluir que as argamassas constituídas com incorporação de EFS em substituição a areai atenderam aos limites de classificação exigidos pela 10230

11 NBR (1995), além de apresentarem resultados superiores do que as argamassas com areia natural e a utilização de EFS como incorporação ou substituição não afetou em nada a resistência mecânica das argamassas. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimentos de paredes e tetos - determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - determinação da retenção de água. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos determinação de densidade de massa aparente no estado endurecido. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - determinação do teor de água para obtenção do índice de consistência padrão. Rio de Janeiro: ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - determinação do teor de incorporado. Rio de Janeiro: ABNT, Galhardo, P. G. (2014) Estudo da Produção de Cimento Com Ênfase no Classe G. Rio de Janeiro RJ. Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro

12 Lucas D., Benatti C.T. (2008) Utilização de Resíduos Industriais Para a Produção de Artefatos Cimentícios e Argilosos Empregados na Construção Civil. Revista em Agronegócios e Meio Ambiente, v. 1, n.3, p Nakakura, E.H. (2003) Análise e classificação das argamassas industrializadas segundo a NBR e a MERCUR. Dissertação de mestrado em Engenharia. São Paulo-SP, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo USP, 224p. ALTERNATIVES STUDY FOR WELDING FLUX SLAG REUSE OF AS HOUSEHOLD KID ABSTRACT The waste generated by industrial activities grow in importance in the environmental scenario. One of generating waste activities is the submerged arc welding process that accumulates enormous amount of slag waste. In general, this waste has been disposed in landfills. The recycling of these wastes is essential for a society based on sustainable development. The Construction sector is the largest consumer of natural resources. In this study, a study to evaluate the influence of welding flux slag waste on the technological properties of multiple use mortar for application in construction will be done. The mortars are characterized as to its mass density, the entrained air content, water retention, are also tests to determine physical and mechanical properties. Keywords : slag welding, recycling, construction