AVALIAÇÃO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DE ROCHA NA FABRICAÇÃO DE TELHAS. Palavras-chaves: Cerâmica vermelha, resíduo, rocha ornamental.

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1 AVALIAÇÃO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DE ROCHA NA FABRICAÇÃO DE TELHAS Zanelato E.B. ¹, Azevedo A.R.G. 2, Alexandre J.¹, Xavier G.C. ¹, Aguiar, N. C. ¹, Petrucci, L.J.T. 3 1 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, ²Intituto Federal Fluminense, ³Universidade Cândido Mendes Palavras-chaves: Cerâmica vermelha, resíduo, rocha ornamental. RESUMO As inovações tecnológicas são fatores chaves para a obtenção de melhores resultados no mercado de cerâmica vermelha. As argilas disponíveis na região Norte Fluminense do Estado do Rio de Janeiro não fornecem propriedades técnicas adequadas, principalmente em telhas, que exigem um padrão maior de qualidade. A proposta do presente trabalho é avaliar a incorporação do resíduo do corte de rocha ornamental em telhas portuguesas produzidas e queimadas à 750 C em fornos tipo paulista de cerâmicas da região. Foi incorporado 15% em massa do resíduo na produção das telhas. Foram realizados os ensaios de granulometria, densidade real dos grãos e análise química do resíduo e das argilas utilizadas, ensaios de limite de Atterberg exclusivamente para as argilas, além dos ensaios de impermeabilidade, resistência à flexão e absorção de água nas telhas produzidas. Os resultados indicaram que a incorporação de resíduo diminui a absorção de água e aumenta a resistência das telhas. INTRODUÇÃO A município de Campos dos Goytacazes, localizada na região norte do estado do Rio de Janeiro, apresenta uma vasta reserva de argila que propiciou a região à desenvolver o mercado de cerâmica vermelha. A cerâmica vermelha é proveniente da queima de argila e está presente em diversos itens como: blocos cerâmicos, tijolos, telhas, etc. A cerâmica vermelha também pode desempenhar papel estrutural, onde pode ser denominada como cerâmica estrutural devidos às elevadas propriedades mecânicas do material (SANTOS, 1989). 536

2 Como a maioria dos segmentos da construção civil, a cerâmica vermelha também passa por modernizações em sua produção e na escolha de matérias-primas adequadas além de um maior controle nos processos de conformação, queima e secagem (GRUN, 2007). No entanto, as peças cerâmicas produzidos na região apresentam excessiva porosidade e consequentemente excessiva absorção de água. As argilas utilizadas na região são predominantemente cauliníticas, sendo assim, terão comportamento de queima refratário. Além disso, o alto percentual de minerais argilosos contribui para a elevada perda de massa durante a queima. Todas estas características citadas pelas argilas da região proporcionam a produção de blocos cerâmicos com propriedades adequadas, no entanto, a fabricação de telhas não é viável. Uma alternativa para viabilizar a produção de telhas dentro das especificações técnicas da norma é reformular as massas cerâmicas atualmente utilizadas (VIEIRA, 2004). Uma alternativa para reformulação das massas cerâmicas atualmente utilizadas é incorporar resíduo do corte de rocha ornamental na produção de telhas. O processo de corte das rochas ornamentais produz cerca de toneladas por ano de resíduo nos estados do Minas Gerais, Espirito Santo, Ceará e Bahia. Este resíduo, em geral, não recebe destino adequado e por muitas vezes é despejado sem tratamento prévio. O município de Cachoeiro de Itapemirim, localizado na região sul do Estado do Espírito Santo, é um dos principais pólos no setor de corte de rocha ornamental. A proximadade de ambos os municípios, Campos dos Goytacazes e Cachoeiro de Itapemirim, incentivou estudos prévios de verificação da viabiliadade de incorporação deste resíduo na produção de telhas, onde foi verificado que a massa cerâmica formulada com incorporação de 15% de resíduo melhora as propriedades das peças cerâmicas produzidas. (ZANELATO, 2015). O presente trabalho tem como objetivo fabricar e avaliar telhas produzidas com o resíduo a incorporação de 15% de resíduo, além da incorporação de 0% como referência. MATERIAIS E MÉTODOS Neste capítulo são apresentados os materiais utilizados e o programa experimental do presente artigo. 537

3 A argila utilizada no trabalho foi coletada na cerâmica onde a mesma é utilizada para produção de telhas no município de Campos dos Goytacazes-RJ. O resíduo utilizado no trabalho foi coletado em Cachoeiro de Itapemirim-ES de uma serralheria que utiliza fio diamantado no corte de pedras ornamentais. A caracterização dos materiais foi dividida em duas partes: caracterização física e química. A caracterização física englobou os ensaios de análise granulométrica, limites de Atterberg e densidade real dos grãos. Já para caracterização química foi realizado o ensaio de Análise química. Todos os ensaios foram realizados para ambos os materiais, argila e resíduo, com exceção dos limites de Atterberg que não é possível ser realizado para o resíduo. A análise granulométrica foi realizada de acordo com a norma ABNT NBR 7181 (1984). Até a peneira ABNT n 200 (0,074mm), as amostras foram classificadas por peneiramento. Abaixo deste diâmetro foi utilizada a técnica de sedimentação. No ensaio de sedimentação foi utilizada a substância hexametafosfato de sódio como defloculante. A classificação do solo foi feita de acordo com Casagrande (1942) Unified Soil Classification System. Classificação que é utilizada pelo U.S. Bureau of Reclamation (barragens) e U.S. Army Corps of Engineers (aeroportos). Para realização dos ensaios de Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP) o solo primeiramente foi destorroado e passado na peneira (ABNT) n 40 (0,42mm). O ensaio de Limite de Liquidez foi feito conforme a ABNT 6459 (1984), para isso utilizou-se o aparelho de Casagrande. Para o limite de plasticidade foi utilizada uma placa esmerilhada e realizado de acordo com a ABNT NBR 7180 (1984). No ensaio que determina a densidade real dos grãos, foi utilizado o picnômetro e o ensaio segue as recomendações das respectivas normas: ABNT NBR 6508 (1984) e ABNT NBR 6457 (1986). O ensaio de composição química fornece a composição do material analisado em torno de seus elementos constituintes e quantidades. Sua composição foi determinada através da Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX), em um equipamento da Shimadzu EDX-700. As telhas foram fabricadas numa cerâmica do município de Campos dos Goytacazes e queimadas à 750 C. 538

4 Foram realizados os ensaios de absorção de água, resistência à flexão e impermeabilidade para avaliar as telhas produzidas. Os ensaios foram realizados de acordo com as recomendações da norma NBR (ABNT, 2009). RESULTADOS O presente capítulo tem como objetivo mostrar todos os resultados apurados nos ensaios realizados em laboratório durante toda pesquisa. A distribuição granulométrica do solo apresenta 58,4% de argila e 33,8% de sílte o que representa um total de 92,2% do solo apenas nessas duas faixas granulométricas. Já o resíduo apresenta apenas 10,9% de argila enquanto o sílte tem 72,9%, totalizando 83,8% do solo apenas nessas duas faixas. Vale ressaltar a presença de pedregulho no resíduo, assim faz-se necessário o peneiramento para a sua retirada. As porcentagens granulométricas estão indicadas na Tabela 1. Tabela 1 Granulometria dos solos. Porcentagens Granulométricas Amostra Pedregulho Areia Grosso Médio Fino Grossa Média Fina Sílte Argila Solo ,3 0,8 6,7 33,8 58,4 Resíduo - 1,6 2,4 1,7 2,2 8,3 72,9 10,9 Os resultados para a densidade real dos grãos e os índices de Atterberg encontrados neste artigo e por PEDROTI (2007), XAVIER (2001) e ALMEIDA (2012) para os solos pesquisados por eles na baixada campista são apresentados na Tabela 2. Tabela 2 Densidade real dos grãos e indices de Atterberg. PESQUISA ATUAL PEDROTI XAVIER ALMEIDA (2007) (2001) (2012) SOLO RESÍDUO LL 72-59, LP 27,5-30, ,4 539

5 IP 44,5-29, ,6 Yg 2,61 2,64 2,81 2,66 2,64 USCS CH SM CH CH CH A Tabela 3 apresenta os resultados para a análise quantitativa dos elementos químicos encontrados nos solos estudados nesta pesquisa. Tabela 3 Composição química dos materiais. AMOSTRA Elementos (%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O TiO2 SO3 CaO BaO Outros SOLO 46,32 35,21 11,99 1,99 1,81 1,46 0,7-0,52 RESÍDUO 61,37 19,18 3,85 8,25 1,02 1,63 3,97 0,55 0,18 Os resultados para o óxido de silício (Si2) em torno de 50% pode ser um forte indicativo de presença de sílica livre e de argilominerais como a caulinita (Al2O3.2SiO2.2H2O) que tem sido verificada por diversos pesquisadores (XAVIER, 2001; ALEXANDRE, 2000; PEDROTI, 2007) da região. Para a verificação da viabilidade da incorporação do resíduo foi realizada a incorporação de 15%, além da referência com 0%, na argila já utilizada para a fabricação de telhas em olarias da região Norte Fluminense. As telhas foram analisadas também de acordo com a posição no forno onde se encontravam, sendo diferenciadas em: parte de cima da pilha, parte do meio da pilha e na parte de baixo da pilha. Como pode ser observada na Figura 1, a incorporação de resíduo diminui a absorção de água da telha obtendo média de 23,59% sem resíduo e 25,38% com resíduo. 540

6 Figura 1 Absorção de água das telhas. A partir do gráfico apresentado na Figura 2 conclui-se que novamente que as incorporações de resíduo melhoram as propriedades da telha, no caso deste ensaio, a telha com incorporação do resíduo alcança uma resistência de 1,545kN enquanto a telha sem resíduo alcançou resistência de 1,341kN. Portanto a incorporação de resíduo aumentou em 15% a resistência das telhas. Figura 2 Resistência à flexão das telhas. A Tabela 4 indica os resultados obtidos no ensaio de impermeabilidade, onde se observa que ambas as telhas se mostraram impermeáveis durante o ensaio. 541

7 Tabela 4 Ensaio de impermeabilidade Identificação Com granito Sem granito Impermeável? Sim Sim CONCLUSÃO Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a incorporação do resíduo do corte de rocha ornamental na produção de telhas. A argila utilizada para fabricação das telhas aprensentou elevados limites de Atterberg em comparação ao de outros pesquisadores que utilizaram argilas do mesmo município. O resíduo de rocha ornamental apresenta granulometria com grãos de diâmetro superior aos da argila, com predominância de sílte. Além disso, para utilização do resíduo é necessário a execução de peneiramento devido a presença de pedregulho. Após os ensaios realizados nas telhas, conclui-se que a incorporação de 15% de resíduo contribui para a melhora das propriedades da telha, como menor absorção de água e maior resístência à flexão. Os resultados obtidos indicam a viabilidade da incorporação de resíduo de rocha ornamental na produção de telhas, no entanto, os resultados de absorção de água ainda não são suficientes para se adequarem ao máximo de 20% exigido por norma. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA [1] ALEXANDRE, J. (1997). Caracterização das argilas do município de Campos dos Goytacazes para utilização em cerâmica vermelha. Dissertação de mestrado em Ciências da Engenharia, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes RJ. 164 p. [2] ALEXANDRE, J.(2000). Análise de matéria-prima e composições de massa utilizada em cerâmicas vermelhas. Tese de Doutorado em Ciências da Engenharia, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes RJ. 175 p. [3] ALMEIDA, F.F. (2012). Avaliação dos procedimentos convencionais e não convencionais de laboratório para determinação do comportamento mecânico e de durabilidade de materiais cerâmicos. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, 542

8 Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes RJ. 105p. [4] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS (2006). ASTM C 373. Standard test method for water absorption, bulk density, apparent porosity, and apparent specific gravity of fired whiteware products. [5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1986). ABNT NBR Amostras de solo - Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro. [6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1984). ABNT NBR Solo - Determinação do limite de liquidez. Rio de Janeiro. [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1984). ABNT NBR Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro. [8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1988). ABNT NBR Solo Determinação do Limite de Plasticidade. Rio de Janeiro. [9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1988). ABNT NBR Solo Análise Granulométrica Conjunta. Rio de Janeiro. [10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2009). ABNT NBR Componentes cerâmicos - Telhas - Terminologia, requisitos e métodos de ensaio.. [11] GRUN, E. (2007). Caracterização de argilas provenientes de Canelinha/SC e estudo de formulações de massas cerâmicas. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil, Universidade do Estado de Santa Catarina. 74p. [12] PEDROTI, L. G. (2007). Estudo de conformidades em relação à ABNT de blocos cerâmicos prensados e queimados. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro. 106p. [13] SANTOS, P. S. (1989). Ciência e Tecnologia de Argilas; Volume 1 ; 2ªedição; Editora Edgard Blücher LTDA. [14] VIEIRA, C. M. F.; SOUZA, E. T. A. de; MONTEIRO, S. N.. Efeito da incorporação de chamote no processamento e microestrutura de cerâmica vermelha. Cerâmica, São Paulo, v. 50, n. 315, p , Sept [15] XAVIER, G. C. (2001). Utilização de resíduos de mármore e granito na massa de conformação de cerâmica vermelha. Dissertação de Mestrado em Ciências de Engenharia, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes RJ. 285p. 543

9 EVALUATION OF ROCK WASTE OF INCORPORATION IN TILES MANUFACTURE ABSTRACT Technological innovations are key factors for achieving better results in the red ceramic market. Clays available in North Fluminense region of the State of Rio de Janeiro do not provide adequate technical properties, especially on tiles, which require a higher standard of quality. The purpose of this study is to evaluate the incorporation of ornamental rock cutting waste produced in Portuguese tiles and burned at 750 C in Paulista ovens type of ceramics in the region. It was incorporated 15% by mass of waste in the production of tiles. The granulometry experiments were conducted true density of the grains and chemical residue analysis and clays used Atterberg limits exclusively for testing the clays in addition to the waterproofness test, flexural strength and water absorption in the produced tiles. The results indicated that the residue incorporation decreases the absorption of water and increases the strength of the tiles. 544