Gesso para Construção Civil: Novas Tecnologias

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1 Universidade de Pernambuco Escola Politécnica Mestrado em Engenharia Civil Mercado Mundial de Gipsita Produção em t Gesso para Construção Civil: Novas Tecnologias Disciplina: GRCD-Gestão dos resíduos da Construção e Demolição Profa. Dra. Yêda Póvoas (SUMÁRIO MINERAL, 2016) Mercado Brasileiro de Gipsita Mercado Brasileiro de Gesso Reserva Lavrável t Pernambuco (84,3%) Produção Brasileira t Queda de 8,5% em relação a 2014 (SUMÁRIO MINERAL, 2017) (ATECEL/ADENE, 2006) Maior produtor de gesso Pólo Gesseiro do Araripe - PE (82,5%) Maranhão 12,3% Ceará 2,5% Tocantins 2,1% Produção Início do processo com Gás Natural Comprimido (GNC) Lenha (90%) (CONDEPE/FIDEM APUD ADENE/ATECEL, 2006) (SUMÁRIO MINERAL, 2015) O que é o gesso Gesso para construção Gipsita Material proveniente da gipsita ou resíduos de gesso, constituído predominantemente de sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO 4.2H 2 O), calcinado e reduzido a pó, podendo conter adições e/ou aditivos Minério de sulfato de cálcio di-hidratado Produção NBR (ABNT, 2017) CaSO 4.2H 2 O + calor CaSO 4.1/2H 2 O + 3/2H 2 O NBR (ABNT, 2017) 1

2 Forros de gesso Decoração Fotos: Progesso e Divisoria Fotos: Divisoria; gesso rosarinho Decoração Paredes divisórias gesso acartonado gesso reforçado com fibras Placa padrão (standard - branca ou marfim) Placa resistente à umidade (verde) Placa resistente ao fogo (rosa) Fotos: Divisoria; placo Blocos Colas Fotos: Supergesso; gesso requint;e; Sindusgesso Fotos: Supergesso; lamare 2

3 Produção do gesso Revestimentos pastas e argamassas Foto: Supergesso (ATECEL/ADENE, 2006) Produção do gesso Produção do gesso Tipos de gipsita Cocadinha. Gipsita estratificada com raros filmes de argila verde Johnson. Gipsita mais pura, com coloração variando de branco a creme com uma estrutura com nódulos e estrelas tch?v=54el1sxpns8 Alabastro. Gipsita de aspecto fibroso que desdobra crepitação e má qualidade ao gesso Selenita. Forma de placas (ATECEL/ADENE, 2006) Oliveira et al. (2012) Produção do gesso Extração Gipsita Britagem/moagem/ peneiramento Calcinação 150~350 o C Pulverização Gesso CaSO 4.2H 2 O 1,5 a 2 H 2 O CaSO 4 xh 2 O Fases Calcinação heterogênea 110 ~ 140 o C Hemidrato CaSO 4.1/2H 2 O 150 ~ 250 o C Anidrita III - solúvel CaSO 4. H 2 O > 300 o C Anidrita II - insolúvel CaSO 4 3

4 Fases Impacto ambiental Hemidrato - autoclave - odontologia - pressão atmosférica construção civil Anidrita solúvel Transforma-se no hemidrato com a umidade do ar Anidrita insolúvel 350 C supercalcinada > 700 C - inerte Consumo de energia dentre aglomerantes Poluição do ar CO 2 libera H 2 O Lenha extraída da caatinga Resíduo classificação B (CONAMA 307/02 431/11) CONAMA 307/2002 Classe C - são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem/recuperação, tais como os produtos oriundos do gesso CONAMA 314/2011 Classe B - são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel, papelão, metais, vidros, madeiras e gesso Composição química Determinações químicas Limites (%) Obs. Água livre Máx. 1,3 40 C Água de cristalização 4,2 a 6,2 230 C Óxido de cálcio (CaO) Mín. 38,0 Anidrido sulfúrico (SO3) Mín. 53,0 NBR (ABNT, 2017) Mecanismo de hidratação Calor de hidratação CaSO 4.1/2 H 2 O dissolução 3/2 H 2 O precipitação Cristais ~ 15mm CaSO 4.2H 2 O 4

5 Calor de hidratação Pequena hidratação Período de indução Taxa de elevação da temperatura ultrapassa 0,1 C/min - início de pega Rápida elevação da temperatura Reação atinge Temperatura máxima - conclusão da hidratação - fim de pega Depende: Finura e pureza do hemidrato Relação água/gesso Velocidade e tempo de mistura Temperatura da água de amassamento Impurezas Aditivos modificadores de pega Antunes; Oliveira; John (1999) método de campo Ensaios (min) Água para trabalhabilidade Bolacha de 0,5 cm de espessura Início Fim Gesso para fundição Gesso para revestimento (sem aditivos) Corte com a espátula separação Gesso para revestimento (com aditivos) 4 50 NBR (ABNT, 2017) Justificativa para o uso do gesso Pasta de gesso - material alternativo de qualidade e de baixo custo Grande geração de resíduo durante fase de aplicação grande velocidade de endurecimento 5

6 Desperdício gerado Características da Obra Tipos de cômodos IPA (kg/m²) IPR (%) Referência da Obra Parede e teto 4,78 (média) 38 (média) Parede e teto 4,20 (média) 33 (média) Parede e teto 8,94 (média) 71 (média) IPA = Índice de perda por área = R/A IPR = Índice de perda relativa = (IPA/RT).100 IPA médio = 5,97 kg/m² IPR médio = 47 % (GUSMÃO, 2008) Construtoras exigem comprovação de destinação correta do resíduo Reaproveitamento do resíduo por algumas empresas aplicadoras de gesso Como diminuir resíduos Misturas de gesso com adição de 13 % de cal - relação a/g = 0,69 (ANTUNES, 1999) Recalcinação a 140 C, seguida de moagem OU moagem do resíduo e adição de 0 %, 1 %, 2 % e 4 % à pasta de gesso (NITA et al., 2004) Estudo das características reológicas do gesso para compreender os efeitos da cinética de sua reação e possibilitar o controle do seu tempo de pega e a redução das perdas Squeeze flow (AGOPYAN et al., 2005) Como diminuir resíduos Utilização de 100% do resíduo calcinado até 6 reutilizações, após estudo de tempo e temperatura de calcinação (SAYONARA, 2011) Misturas de gesso com adição de 0%, 5% e 10% de seu resíduo utilizado com composição granulométrica contínua (CAVALCANTI; PÓVOAS, 2012) Adição de 0,06% de citrato de sódio em misturas de gesso com adição de 0%, 5% e 10% de seu resíduo utilizado com composição granulométrica contínua (ARAÚJO; PÓVOAS, 2013) 6

7 Como diminuir resíduos Misturas de gesso com adição de 0%, 10%, 50% e 100% do resíduo calcinado até 3 reutilizações com composição granulométrica retificada (RIBEIRO; MESQUITA; PÓVOAS, 2015) Misturas de gesso com adição de 0%, 25%, 50%, 75% e 100% do resíduo da fábrica calcinado para fabricação de blocos (SANTANA; PÓVOAS, 2017) Reciclando o Resíduo Beneficiamento (SHMITZ; PÓVOAS, 2009) (SHMITZ; PÓVOAS, 2009) (BERNHOEFT, 2010) (Foto: SANTANA, 2016) Reciclando o Resíduo % de resíduo Recalcinação 7

8 % de resíduo Dureza Resistência à compressão Curvas de calor de hidratação da obra 2 Curvas de calor de hidratação da obra 3 (SHMITZ; PÓVOAS, 2009) Dureza Resistência à compressão Mistura de gesso Quantidade de resíduo Resistência à compressão (MPa) Dureza (u.s.c) Pasta 0% 12,88 85,3 Argamassa da obra 1 Argamassa da obra 2 Argamassa da obra 3 Argamassa da obra 4 5% 11,71 84,7 10% 10,53 81,3 5% 11,61 83,6 10% 9,82 82,6 5% 11,59 84,7 10% 10,42 81,4 5% 11,6 82,2 10% 10,74 81,3 (SHMITZ; PÓVOAS, 2009) Reciclando o Resíduo Dmáx Valor recomendado pela NBR (ABNT, 1995), para revestimentos internos de parede de argamassas inorgânicas 8

9 Relação a/g Temperatura ( C ) Dmáx do resíduo Temperatura ( C) Curva de calor de hidratação da pasta com 5% de resíduo da amostra 1 com 1,2cm Curva de calor de hidratação da pasta de gesso natural Curva de calor de hidratação da pasta com 10% de resíduo da amostra 1 com 1,2cm 1,2cm 5 0 Início de pega Fim de pega Tempo (min) Resistência à compressão Curva de calor de hidratação da pasta de gesso natural Curva de calor de hidratação da argamassa com 5% de resíduo da amostra 2 Curva de calor de hidratação da argamassa com 10% de resíduo da amostra 2 Fim de pega 0,6mm Tempo (min) Início de pega Resistência à compressão Mistura de gesso Quantidade de resíduo Resistência à compressão (MPa) Pasta 0% 12,88 Argamassa da obra 1 (0,6mm) 10% 10,53 Argamassa da obra 4 (0,6mm) 10% 10,74 Argamassa da obra 1 (1,2cm) 10% 6,39 Argamassa da obra 4 (1,2cm) 10% 7,56 Reciclando o Resíduo Relação a/g (SHMITZ; PÓVOAS, 2009) Dureza Resistência à compressão a/g = 0,8 Resistência de aderência (SOBRINHO, 2009) 9

10 Tempo (min) Resistência Mecânica Preparo da pasta de gesso com resíduo seco 1/3 da masseira - aplicação + 1/3 da masseira aplicação 1/3 da masseira - acabamento Reciclando o Resíduo Forma e tempo de mistura Aplicação de aditivo retardador de pega? Resolve? É economicamente viável? (HINCAPIÉ, 1997). Retardadores de pega Tempos de pega Citrato de sódio (0,045%) Bórax (0,7%) Fosfato de amônio (0,40%) Fosfato de potássio (0,25%) Peptona (0,01%) Resistência mecânica? ,38 0 0,00% 0,02% 0,04% 0,06% 0,08% 0,10% Percentual de aditivo Início de pega Fim de pega Mudança na MICROESTRUTURA Efeito do citrato de sódio (ALVES, 2012) Efeito do bórax Resíduo Bórax 0% 5% 10% Início (min) Fim (min) Início (min) Fim (min) Início (min) Fim (min) 16, ,5 10, ,0% 0,4% ,5 4,5 7,5 0,6% ,5 7,5 13 0,8% ,5 15,5 29 Hincapie (1997) 10

11 Temperatura em C Temperatura em C Temperatura em C Amplia o período de indução causando o deslocamento da curva de calor de hidratação na pasta O resíduo diminui o período de indução Efeito do citrato de sódio (ALVES, 2012) O aditivo aumenta pouco o período de indução das pastas com resíduo Utilização de 100% de resíduo calcinado com diâmetro máximo de 0,6 mm Propriedades Resistência à compressão (MPa) Massa unitária (Kg/m³) Tempo de pega (min) Harada e Pimentel (2009) Pimentel e Nascimento (2010) 180 C/24h 160 C/6h 150 C/1h Sayonara (2012) NBR (2017) 6,22 2,33 8, ,65 > 600 Início 14,1 17, Fim 34,6 50, Dureza (N/mm²) 39,31 57,52 22,24 > 20 Calor de hidratação 1 ciclo de reciclagem Sem aditivo Devido ao tempo de mistura (4 min) e a preparação da amostra (1 min), as temperaturas começaram a ser anotadas com 5 min 65 Calor de hidratação 2 ciclo de reciclagem Sem aditivo % 66 50% 90% 100% % Resíduo 10% Resíduo 50% Resíduo 90% Resíduo 100% Resíduo Tempo em minutos 10% de resíduo 50% de resíduo 90% de resíduo 100% de resíduo Tempo em minutos (RIBEIRO, MESQUITA, PÓVOAS, 2015) Tempo em minutos (RIBEIRO, MESQUITA, PÓVOAS, 2015) 11

12 Temperatura em C Temperatura em C Calor de hidratação 3 ciclo de reciclagem Sem aditivo % DE 50% DE 90% DE 100% DE Referências Tempo em minutos Tempo em minutos 10% 50% 90% 100% (RIBEIRO, MESQUITA, PÓVOAS, 2015) RIBEIRO, A.; MESQUITA, L.S.; PÓVOAS, Y.P. Calor de hidratação de pastas com resíduo de gesso em três ciclos de reciclagem. In: EURO ELECS Anais.. Guimarães Portugal,