VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE UM CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND DO TIPO CPII-Z-32 PREPARADO COM ADIÇÃO DE UM RESÍDUO CERÂMICO

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1 VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE UM CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND DO TIPO CPII-Z-32 PREPARADO COM ADIÇÃO DE UM RESÍDUO CERÂMICO Belarmino Barbosa Lira (1) Professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal da Paraíba. Doutor em Engenharia de Minas pela University of Queensland - Austrália. Robson Arruda Graduando em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba. Endereço (1) : Cidade Universidade/Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia João Pessoa - Paraíba - CEP: Brasil - Tel: +55 (83) belarminoblira@ct.ufpb.br. RESUMO O brilho observado no porcelanato é o resultado do polimento mecânico e neste processo a peça pode perder em espessura no processo de polimento o que gera uma grande quantidade de resíduos. Estes resíduos são constituídos dos materiais sintetizados que compõem o porcelanato e do tipo de abrasivo utilizado neste processo. Neste trabalho foram utilizados os resíduos de uma indústria de porcelanato local para encontrar uma aplicação que possa absorver estes rejeitos e desta forma resolver um problema ambiental. Este resíduo cerâmico pulverulento foi utilizado em misturas de concreto de cimento Portland do tipo CPII-Z-32. As amostras do referido material foram obtidas na indústria cerâmica no qual foram utilizadas três quantidades do material em uma mesma mistura preparada com agregados da Grande João Pessoa/PB. Os resultados mostraram um aumentou na resistência mecânica à compressão axial do concreto em cerca de 20%, conduzindo dessa maneira, o concreto à classe seguinte de resistência com a adição do material cerâmico. PALAVRAS-CHAVE: Resíduo Cerâmico, Reaproveitamento, Concreto. INTRODUÇÃO O porcelanato é uma peça cerâmica formada de argila, feldspato e corantes, queimada a mais de 1.250ºC, e é submetida a pressões de compactação acima das utilizadas pelas cerâmicas convencionais. Sua versão tradicional é sem esmaltação, com massa apresentando características homogêneas. O porcelanato teve origem na Europa, em países como a Itália e Espanha e começou a ganhar destaque no Brasil no começo da década de 90 e desde então vem ganhando mercado devido as suas características técnicas. A sua durabilidade é devido a sua dureza na escala Mohs, menor absorção de água, maior integridade estrutural que um granito e possui uma resistência ao risco igual ou superior às cerâmicas esmaltadas ou às rochas ornamentais. Sua espessura média em torno de 8 mm torna-o mais leve e fácil de trabalhar do que as rochas graníticas. Na escala Mohs, há porcelanatos que podem atingir a dureza 9, enquanto que os granitos são em torno de 6. A sua resistência à abrasão, no seu polimento mecânico, resulta uma produção de grandes quantidades de pó. Considerado um granito artificial a sua produção esta associada a obtenção de grandes quantidades de resíduos finos oriundo do processo de polimento com abrasivos. Estes abrasivos vão com os rejeitos juntamente com os materiais sinterizados que compõe as matérias primas para fabricação do porcelato. Estes rejeitos cerâmicos podem ser beneficiados utilizando técnicas de processamento mineral, tais como, separação magnética, eletrostática, flotação e/ou floculação seletiva para separar fisicamente seus constituintes. Entretanto, neste trabalhos utilizamos os resíduos cerâmicos como ele é produzido na industria como resultado do processo de acabamento do porcelanato através do polimento mecânico como ilustrado na Figura 1. Entretanto, salienta-se que o beneficiamento físico deste material pode trazer um valor agregado bem superior a este resíduo industrial. 1

2 A possibilidade de utilização do resíduo cerâmico em concreto mostra-se viável, sendo utilizado como agregado. A reutilização dos resíduos em aplicações na construção civil, soma valores econômicos e ambientais ao reduzir a utilização dos agregados naturais, assim aumentando a vida útil da reservas minerais, concomitante ao uso de materiais que iriam poluir áreas urbanas e rurais. MATERIAIS UTILIZADOS Para a composição do traço do concreto estudado foram utilizados cimento CPII-Z-32 marca Zebu, como agragado miúdo foi utilizada areia natural oriunda da região do Caxitu/PB, como agregado graúdo rocha granítica britada na bitola abaixo de 19 mm proveniente da Mineradora Rolim Braga no Estado da Paraíba. A água empregada para amassamento das misturas foi a fornecida pela CAGEPA e aditivo plastificante foi o poli funcional Mastermix 390 N MBT Brasil. Na sequência adicionou-se às misturas o resíduo cerâmico em apreço. A figura 1 ilustra o processo de produção do porcelanato e a origem do resíduo utilizado neste trabalho para produção de concreto. Porcelanato Concreto Figura 1: Ilustração do processo de produção do porcelanato. METODOLOGIA O preparo do concreto com este rejeito cerâmico consistiu na caracterização (ensaios) dos agregados e na seqüência procedeu-se a determinação da proporção do concreto (traço) considerando-se um consumo de cimento de 350kg/m 3. Em seguida foram feitos quatro experimentos (misturas) em laboratório, adicionandose em três delas, teores de 7%, 10% e 15% do material em teste respectivamente para comparação com a mistura sem adição do material cerâmico. Também foram verificadas as características quanto à textura, integridade e a medida da consistência através do tronco de cone (NBR 7223). Após, corpos de prova de 100x200 mm foram moldados para verificação de suas resistências à compressão. Estes corpos de prova foram testados utilizando-se máquina de ensaios com capacidade de Kgf, sensível a 200 Kgf, recentemente calibrada pelo LabMetrol da UFRN, acreditado junto ao INMETRO. 2

3 RESULTADOS E ANÁLISES A Figura 2 mostra os resultados dos ensaios de massa unitária em estado solto dos agregados, obtidos conforme a NBR NM 45. Percebe-se que o agregado miúdo (areia natural), apresentou massa por unidade de volume bem maior que o agregado britado, provavelmente devido a sua maior superfície específica. Esta característica dos agregados é utilizada na conversão de quantidades quando medidas em massa para volume e vice-versa. GRÁFICO DE MASSA UNITÁRIA (Estado solto) Massa unitária (kg/dm 3 ) 2 1,5 1 0,5 0 1,69 Areia natural 1,48 Brita 19 mm Figura 2 Massas unitárias em estado solto dos agregados. A Figura 3 apresenta os resultados das massas específicas dos agregados, obtidas através das NBR 9775 e NBR Esses valores, bastante próximos, indicam que os minerais que constituem os dois agregados são de natureza semelhante. Esta característica dos agregados é refletida no consumo de cimento nos traços. GRÁFICO DE MASSA ESPECÍFICA Massa específica (g/cm 3 ) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 2,62 2,65 Areia natural Brita 19 mm Figura 3 Massas específicas dos agregados. A Figura 4 mostra-se as faixas granulométricas (linhas azuis) indicativas de agregados miúdos de boa qualidade para utilização em concretos de cimento Portland e a curva granulométrica (linha vermelha) da areia utilizada, obtida de acordo com a NBR NM 248. Percebe-se que grande parte dessa curva fica situada entre faixas limites. 3

4 Figura 4 Faixas de qualidade e curva da areia utilizada nas misturas. A figura 5 apresenta a curva granulométrica da rocha granítica utilizada. Também determinada conforme a NBR NM 248. Verifica-se que o agregado granítico esta na limitado na faixa de 4,6 a 19 mm e um d 50 em aproximadamente 14 mm. 0 0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 9, Figura 5 Curva granulométrica do agregado graúdo utilizado nas misturas. A Figura 6 indica os valores dos abatimentos (consistência) indicados pelo tronco de cone, conforme a NBR 7223 das quatro misturas preparadas. 4

5 Figura 6 Consistência das quatro misturas preparadas. A figura 7 ilustra e apresenta os valores das resistências à compressão axial aos 7 e 28 dias de idade das quatro misturas preparadas, verificadas conforme a NM 101 e na tabela 1 tem-se um resumo dos resultados obtidos das quatro misturas preparadas. Figura 7 Resistências à compressão axial das quatro misturas preparadas aos 7 e 28 dias de idade. Mistura (Identificação) Tabela 1: Resumo dos Resultados Obtidos. Consistência Resistência à compressão (Slump Test) axial (MPa) (mm) 7dias 28 dias Observações Sem adição Com 7% Aumento de 7 % Com 10% Aumento de 14% Com 15% Aumento de 21% 5

6 Os ensaios nos dois agregados e nas quatro misturas preparadas foram efetuados seguindo-se as citadas Normas vigentes. O material em teste, nos três teores verificados, foi adicionado à quantidade de cimento do traço utilizado. O aditivo plastificante colocado nas misturas teve o objetivo de adequar as suas consistências a estruturas correntes. As resistências à compressão apresentadas pelos dois traços em massa: 1: 1.76: 1.06: 1.59 a/c = 0.45 (Com aditivo) e 1: 1.54: 0.92: 1.38 a/c = 0.46 (Sem aditivo) obtidos nas idades de 7 dias, indicam que, em princípio a resistência requerida no projeto para os 28 dias de idade será atendida. No entanto recomenda-se que seja usado o traço com o uso de aditivo que conduziu a maior capacidade de receber tensões. CONSIDERAÇÕES FINAIS O resíduo cerâmico na mistura na proporção de 15% em massa referente ao cimento aumentou a resistência mecânica à compressão axial em cerca de 20%. Conduzindo dessa maneira, o concreto à classe seguinte de resistência. O aditivo CEMIX mostrou ter boas propriedades plastificantes na mistura preparada com esses agregados. Com ele, foi possível uma redução da relação água/materiais secos de 1.2% para uma mesma consistência de 90 mm obtida nos dois traços estudados, embora esta consistência seja também refletida pela boa composição granulométrica (M.F. = 2.72) da amostra do agregado miúdo utilizado. A redução no consumo de cimento indicada pelo traço com o aditivo (37 kg/m 3 ) é bastante significativa, em valores médios, reduz o custo do concreto. A utilização dos resíduos cerâmicos para produção de concreto com uma determinada especificação pode ser atingida com uma redução do consumo de cimento e um ganho ambiental que é utilizar um rejeito industrial agregando valor ao material. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABNT NBR 7223 Concreto Consistência pelo abatimento do tronco de cone NBR NM 45 Agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios NBR 9775 Agregados Determinação da massa específica pelo Frasco de Chapman NBR 9337 Agregados Determinação da massa específica de agregado graúdo