APLICAÇÃO DE RESÍDUO DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL APLICADOS NA PRODUÇÃO DE CONCRETOS E ARGAMASSAS

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1 APLICAÇÃO DE RESÍDUO DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL APLICADOS NA PRODUÇÃO DE CONCRETOS E ARGAMASSAS Rodney Cascaes Júnior 1 ; Msc. Lucimara Aparecida Schambeck Andrade 2 (orientadora) RESUMO: O uso de novos materiais na indústria de construção civil, sobretudo os resíduos industriais, vem ganhando força na atualidade. Isso se deve por razões bem básicas nas quais vivenciamos hoje em nossa sociedade, uma delas é o grande volume de materiais que a construção civil demanda, outro ponto está relacionado à proteção ambiental. A queima do carvão mineral em caldeiras de usinas termelétricas, além de gerar vapor também produz resíduos durante o processo gerado pela combustão do carvão, conhecidas como cinzas. A indústria da construção civil é normalmente a maior usuária desses subprodutos do carvão mineral. Eles estão sendo aproveitados como material aditivo ao concreto na espera de se obter melhores propriedades de produtos frescos e endurecidos. O emprego de materiais alternativos na construção civil pode além de procurar solucionar problemas ambientais como destino final desses resíduos industriais, colabora trazendo novos conceitos de qualidade, propriedades e características dos materiais a serem empregados, buscando assim uma nova fonte de matéria prima. INTRODUÇÃO: Apesar da conscientização ecológica e tudo que é discutido a respeito de desenvolvimento sustentável, ainda não existe uma política adequada que trata sobre reciclagem, utilização ou reaproveitamento de materiais. Sendo assim, o interesse de modo geral pelos resíduos sólidos industriais está na redução de custos. No Brasil, com o crescimento do setor industrial, tornam-se maiores as quantidades destes rejeitos, surgindo a constante preocupação com o descarte não adequado desses materiais, contudo, comumente buscam-se soluções eficazes para a diminuição dos impactos ambientais e redução de custos. O aproveitamento de resíduos industriais destinados à construção civil vem se tornando uma alternativa viável do ponto de vista técnico, ambiental e econômico, pois tende a minimizar ou até mesmo eliminar estes resíduos. A grande motivação para realização deste projeto de pesquisa está na produção de concretos e argamassas mais econômicos e o auxílio na solução de um grande problema ambiental, que é a redução da deposição de resíduo da queima de carvão mineral, principalmente considerando-se que o consumo de carvão para a produção de energia elétrica teve um aumento significativo nesta última crise hídrica, fazendo com que as termelétricas fossem as principais responsáveis pela geração de energia do País.

2 PALAVRAS-CHAVE: Cinza, Concreto, Argamassa. MÉTODO: Após levantamento de referências bibliográficas para conhecimento do assunto, foram utilizadas no processo de desenvolvimento as instalações do Laboratório de Engenharia Civil da Unisul, onde foram realizados os estudos primários de caracterização dos agregados utilizados na produção tanto de concretos quanto de argamassas. Para a realização da pesquisa foram utilizadas as normas técnicas brasileiras vigentes que tratam a respeito do tema abordado, de modo que os ensaios fossem realizados como prescreve a ABNT. Foram elaborados traços em proporções progressivas com o uso de cinzas, tanto para concreto quanto para argamassas. Figura 1 - Caracterização Peneiramento do Agregado Figura 2 - Caracterização Impurezas Orgânicas

3 Figura 3 - Massa Específica por Frasco de Chapman Abaixo segue a descrição detalhada de todos os materiais caracterizados para elaboração do estudo do traço do concreto e argamassa. Tabela 1- Caracterização dos Agregados Ensaios Areia Areia Cinza Brita 1 Fina Média Módulo de finura --- 1,32 2,89 7,28 1,76 Dimensão máxima 4,75 (mm) 0,6 4,75 25,4 característica Massa unitária em estado solto (kg/dm³) 1,515 1,550 1,476 1,495 Teor de material pulverulento (%) 2,5 2,1 0,977 - Impurezas orgânicas e húmicas ppm < 300 > 300 < Teor de argila em torrões e - (%) 0, materias friáveis Massa específica com Frasco de 1,85 (g/cm³) 2,78 2,60 - Chapmann Massa específica aparente (g/cm³) - - 2,6 - Absorção (%) - - 0,16 30 A seguir são apresentados os gráficos de determinação das curvas granulométricas dos agregados utilizados na pesquisa.

4 Gráfico 1 - Curvas Granulométricas Areia Fina 0,15 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 Zona Utilizável Inferior Zona Ótima Inferior Zona Ótima Superior Zona Utilizável Superior % Retido AC 6,3 9, Porcentagem Retida Acumulada Gráfico 2 - Curvas Granulométricas Areia Média 0,15 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 6,3 9, Porcentagem Retida Acumulada 100 Zona Utilizável Inferior Zona Ótima Inferior Zona Ótima Superior Zona Utilizável Superior % Retido AC

5 Gráfico 3 - Curvas Granulométricas Brita 1 2,36 4,75 6,3 9,5 12, Valor Mínimo Valor Máximo % Retido AC 31, Porcentagem Retida Acumulada Gráfico 4 - Curvas Granulométricas Cinza Pesada

6 Após a realização dos ensaios de caracterização dos agregados utilizados para a produção do concreto e argamassa, foi iniciada a realização dos ensaios de moldagem dos corpos de provas de concreto de acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2015). Figura 4 - Produção do Concreto Figura 5 - Moldagem dos Corpos de Prova Foram elaborados com o auxílio dos técnicos do laboratório de Engenharia Civil da Unisul 4 traços de concreto sendo um traço padrão, os outros de 15%, 30% e 45% com a substituição parcial da cinza pesada do carvão mineral, na areia fina. Para cada traço foram moldados 8 Corpos de provas. Os mesmos foram submetidos ao rompimento para análise da Resistência Característica do Concreto à Compressão axial (fck) e Resistência do Concreto à tração direta por Compressão Diametral (fct) a uma idade de 7 e 28 dias após a sua produção. Após a Produção do concreto, os mesmos foram submetidos a ensaios de resistências mecânicas, para comparação das resistências apresentadas com o traço padrão sem a substituição da Cinza de Carvão. Sequencialmente a realização da dosagem de concreto foi realizada a produção da argamassa, foram estudados traços nas proporções 10%, 20%, 30% e 40% além do traço piloto que será usado como referência. Como no concreto as argamassas foram avaliadas através de ensaios para determinação de sua qualidade, tais como: Ensaio de Consistencia; Retenção de Água; Teor de Ar Incorporado; Resistencia à Compressão Axial;

7 Aderência; Resistencia à Tração por Compressão Diametral. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Abaixo segue tabela comparativa com os resultados médios encontrados entre a idade de 7 e 28 dias para os corpos de prova de concreto. Tabela 2 - Comparativo de Resistências à Compressão e Tração entre os traços de concreto nas idades de 7 e 28 dias Idade 7 dias 28 dias Traço Compressão (fck) Tração (fct) Compressão (fck) Tração (fct) Piloto 33,49 MPa 3,03 MPa 35,16 MPa 3,18 MPa 15% 31,83 MPa 2,32 MPa 33,42 MPa 2,45 MPa 30% 31,51 MPa 2,15 MPa 33,08 MPa 2,33 MPa 45% 26,41 MPa 2,07 MPa 27,73 MPa 2,14 MPa Abaixo segue tabela comparativa com os resultados médios encontrados entre a idade de 3 e 7 dias para os corpos de prova de argamassas. Tabela 3 - Comparativo de Resistências a Compressão e Tração entre os traços de argamassa nas idades de 3 e 7 dias Idade 3 dias 7 dias Traço Compressão (fck) Tração (fct) Compressão (fck) Tração (fct) Piloto 4,05 MPa 1,62 MPa 7,42 MPa 2,19 MPa 10% 3,97 MPa 1,57 MPa 6,37 MPa 2,13 MPa 20% 3,92 MPa 1,47 MPa 6,28 MPa 2,07 MPa 30% 3,84 MPa 1,45 MPa 6,14 MPa 2,02 MPa 40% 3,77 MPa 1,41 MPa 6,03 MPa 1,94 MPa CONCLUSÕES: Com os resultados obtidos foi constatado que tanto a resistência à tração quanto à compressão a cinza em questão utilizada não apresentou bons resultados quando substituída parcialmente ao agregado miúdo, ambos os ensaios de resistência mecânica apresentaram resultados inferiores ao traço piloto. A cinza é um material com alta atividade pozolânica, o que acaba interferindo consideravelmente nos ensaios. Um ponto observado que vale ser destacado é devido a sua finura menor que a do agregado a ser substituído, a cinza possui uma maior

8 absorção o que acaba afetando diretamente na trabalhabilidade da argamassa e do concreto, sendo necessário várias correções na relação água/cimento para que os traços estudados obtivessem as características mínimas previstas nas normas técnicas. Entretanto existem vários tipos de cinzas pesadas dispostas nas bacias de cinzas de onde são retiradas, com granulometrias diferentes, que podem surtir efeito na substituição parcial da areia na produção de concretos e argamassas. Pesquisas anteriores já obtiveram resultados satisfatórios na utilização de concretos e argamassas, portanto, é um tema que merece ainda uma atenção especial. REFERÊNCIAS: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, NBR NM 52: Agregado Miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, NBR NM 67: Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, KREUZ, A, L et all. Estudo das Propriedades dos Concretos Utilizando Cinza Pesada como Parte da Areia. In ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO. Foz do Iguaçu: ENTAC, SIQUEIRA, J. S.. Reciclagem de Resíduo a Partir de Cinzas de Carvão Mineral: Produção de argamassas f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará 2011.

9 FOMENTO: O trabalho teve a concessão de Bolsa pelo Governo do Estado de Santa Catarina através do Art. 171.