A EMPREGABILIDADE DE REJEITO CERÂMICO NA INDUSTRIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 A EMPREGABILIDADE DE REJEITO CERÂMICO NA INDUSTRIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL Alexandre Celles Cordeio 1, Lícia da Silva Alves 2, Raquel dos Anjos, Rodrigues 2, Ana Catarina Jorge Evangelista 1, Valeria Castro de Almeida 2 UFRJ- Centro de Tecnologia- Escola de Química sala206 valeria@eq.ufrj.br 1- UFRJ - Centro de Tecnologia - Escola Politécnica Bloco D CEP UFRJ - Centro de Tecnologia- Escola de Química sala206- CEP RESUMO A Industria de louças sanitárias durante todo ciclo produtivo, consome um volume considerável de água em geral de litros/peças produzidas. O efluente líquido gerado nas etapas do processamento apresenta uma elevada concentração em sólidos suspensos. O lançamento direto dessa corrente in natura em corpos receptores ocasiona o assoreamento dos rios tornando o meio aeróbico. Após tratamento na ETE o lodo na forma de torta passa a perfazer um montante a ser descartado. Neste trabalho foram realizados estudos preliminares com a finalidade de verificar a sua empregabilidade na produção de concreto. Para avaliar a influência da substituição de parte do cimento Portland pelo rejeito, foram realizados ensaios de absorção e de resistência à compressão em argamassas com 5%, 10% e 15% de rejeito em substituição ao cimento. Os resultados obtidos indicam que o emprego deste material é viável na produção de concretos e argamassas. Palavras-chave: rejeito cerâmico, concreto, argamassas INTRODUÇÃO Ao longo do processo seletivo a indústria cerâmica produz um grande volume de resíduos sólidos. O efluente líquido gerado nas etapas do processamento apresenta elevada concentração em sólidos suspensos, que após tratamento nas ETE, produz uma quantidade significativa de resíduo sólido. A construção civil é o setor da atividade tecnológica que consome grande volume de recursos naturais, o que impulsionou a geração de várias pesquisas com o objetivo de verificar a utilização de diversos rejeitos, onde em geral são adicionados a composição do concreto em substituição de parte do cimento Portland, visando a melhoria de algumas de suas propriedades. A reutilização de um resíduo não deve ser feita em torno de idéias pré- concebidas, mas em função das características do resíduo. Em geral, tais aplicações são aquelas que melhor aproveitam as suas características físico-química com menor impacto ambiental dentro de um segmento de mercado específico, no qual o produto reciclado tem boas condições de competição em relação ao produto convencional. 1

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 Como o volume de rejeito cerâmico gerado é expressivo e procurando contribuir para uma maior desenvolvimento sustentável e um maior aproveitamento de resíduo na construção civil, o presente trabalho teve como objetivo, a partir da caracterização do resíduo cerâmico, quanto suas características físicas e químicas, avaliar tecnicamente a sua utilização como substituinte de parte de cimento Portland no preparo de argamassas. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais utilizados foram cimento, areia, água e o resíduo cerâmico, cujas características são apresentadas a seguir: As massas utilizadas na industria cerâmica tradicional são de natureza heterogênea, com um vasto espectro de composições, motivo pela qual permitem a presença de materiais residuais de vários tipos, mesmo em porcentagens significativas. O rejeito cerâmico O resíduo gerado no tratamento de efluentes foi seco em estufa a 80 o C, cominuido e classificado granulometricamente. A caracterização mineralógica do resíduo foi feita mediante emprego das seguintes técnicas : difração de raios-x, fluorescência de raios x e análise térmica. A distribuição granulométrica do rejeito pode ser visualizada na figura1. rejeito cerâmico: γ = 2590 kg/m³ 100 P e r c e n t a g e m r e t i d a a c u m u l a d a ( % ) ,5 97,8 98,1 98,3 98,4 86,9 58, fundo Abertura das peneiras (mm) Figura 1 Distribuição granulométrica do rejeito cerâmico 2

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 Cimento Foi utilizado para a confecção das argamassas o cimento Portland comum ( CPII E-32) Agregado miúdo O agregado miúdo utilizado trata-se de um solo arenosiltoso disponível comercialmente. As característica físicas e a distribuição granulométrica estão apresentadas na figura 2: Areia : Φ Dimensão máxima característica: 2,4 mm Módulo de finura: 3,61 mm (areia média) γ= 2650 kg/m³ Percentagem retida acumulada (%) ,0 88,7 53,3 16,1 0,0 0,8 3,4 6,3 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Abertura das peneiras (mm) Figura 2- Curva granulométrica da areia utilizada Produção das argamassas Com a finalidade de verificar a possibilidade deste material como substituinte de parte do cimento Portland foram confeccionados corpos de prova de acordo com a norma NBR 5738 com os seguintes traços T1 50% do cimento substituído pelo rejeito cerâmico T2 5% do cimento substituído pelo rejeito cerâmico T3 10% do cimento substituído rejeito cerâmico. T4 15% do cimento substituído pelo rejeito cerâmico T5 Argamassa de referência 3

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 Figura 3 Moldagem dos corpos de prova A verificação da influência do rejeito cerâmico foi feita através do ensaio de resistência à compressão axial. Foram moldados seis corpos de prova cilíndrico de 5 cm x 10cm para cada traço (ver figura 3). As argamassas foram produzidas, de acordo com a NBR A cura foi executada por imersão, até a idade do ensaio ( 28 dias). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os ensaios de teor de umidade e perda ao fogo (PF) mostraram que o resíduo perde, em média, 34% e 9,8% de massa, respectivamente. Por ser um lodo gerado na estação de tratamento de efluentes após passagem em filtro-prensa, a porcentagem de água retida no material tende a ser elevada. Como a PF foi realizada no resíduo pré-seco, seu valor é consideravelmente menor que o do teor de umidade, sendo aquele representado pela liberação de água de hidratação e/ou material orgânico. O difratograma do rejeito cerâmico mostrou que este é composto por quartzo (SiO 2 ) e pelos seguintes argilominerais: albita (Na 2 O.Al 2 O 3.6SiO 2 ) e anortoclase (K 2 O.Al 2 O 3.6SiO 2 ; CaO.Al 2 O 3.2SiO 2 ) ambos pertencentes ao grupo do feldspato ; montmorilonita ([Mg; Ca]O.Al 2 O 3.5SiO 2.nH 2 O) e caulinita (Al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O) pertencentes ao grupo dos filossilicatos. A tabela 1 apresenta a composição química do resíduo. 4

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 Tabela 1 - Composição química elementar do resíduo seco Componente % (massa) Componente % (massa) O 51.4 Zr Si 24.9 P Al 13.2 S C 5.18 Mn K 2.43 Zn Na Cl Fe Cr Mg Rb Ca Cu Ti Sr O resultado obtido mostra a uma elevada concentração de oxigênio, sílica e alumínio e, em menores quantidades, carbono e potássio. Os outros elementos aparecem em concentrações abaixo de 1%. O teor de carbono é bastante elevado ( 5,2%), diferindo daquele normalmente encontrado em argilas para sanitário 0,5 a 0,7% (SANTOS, 1989). Essa quantidade de carbono é oriunda não de matéria orgânica, mas provavelmente do polieletrólito empregado no tratamento de efluentes da indústria cerâmica. Os teores elevados de sílica e alumínio obtidos na fluorescência de raios-x são provenientes, principalmente, dos argilominerais da amostra. Parte da sílica encontrada é também decorrente do quartzo, mineral largamente empregado na indústria cerâmica. As curvas com o comportamento térmico do resíduo estão dispostas na Figura 4.A TG indica duas perdas de massa, uma entre 180 e 250ºC e a outra entre ºC. A curva DTA apresenta 3 eventos: o primeiro, endotérmico, a 250 º C de saída de água adsorvida; o segundo, exotérmico, a 330 º C, provavelmente de calcinação do polieletrólito utilizado como agente de floculação na ETE; e o terceiro, também endotérmico, a 500 º C de decomposição de caulinita (desidroxilação). Pela curva DTA, pode-se verificar a existência de um pequeno evento próximo de 600 º C. Observando em detalhe a DTA, Figura 4, nota-se a presença de uma banda endotérmica a 573,73 º C decorrente da transição polimórfica de quartzo α β. 5

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 Figura 4 : Curvas TG/DTG/DTA do resíduo sólido Pode-se observar uma quantidade significativa de sílica, material que apresenta grande combinação com o cimento beneficiando as propriedades da argamassa. No gráfico da figura 5 estão apresentados os resultados das médias de resistência à compressão para idade do ensaio ( 28 dias). Ensaio de resistência à compressão 30,0 27,8 Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 10,0 24,2 20,3 24,5 0, Traços Figura 5 Resistência à compressão obtida na idade de 28 dias 6

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 Na composição T1 obteve-se uma queda na resistência de 64% em relação a T5. Portanto, presumiu-se que a resistência à compressão deveria diminuir conforme fosse aumentada a porcentagem do subproduto na composição. Ao se comparar T2, T3 e T4 em relação a T5, verificou-se que:t5 (referência) é mais resistente 15%, 37% e 13% que T2, T3 e T4, respectivamente No entanto, observou-se que existe uma relação entre a variação da porosidade e a formação de compostos após o tempo de cura, a qual interfere na resistência à compressão. CONCLUSÃO A partir dos resultados obtidos até o presente podem-se tirar as seguintes conclusões a respeito da utilização do rejeito cerâmico como substituinte de parte do cimento na produção de argamassas: O rejeito cerâmico encontra-se na forma cristalina. Quanto à resistência compressão observa-se que a houve uma pequena redução da resistência à compressão, em cerca de 10%, em relação ao traço de referência. No entanto esta redução apresentada não inviabiliza sua utilização, pois com o teor de silica apresentado pelo rejeito, indica que este poderá apresentar atividade pozolânica, característica muito importante quando se trata da durabilidade das estruturas de concreto e das argamassas aplicadas na construção civil. O comportamento inicial apresentado pelo material impulsiona a continuidades desta pesquisa que também visa a sua utilização para a diminuição do impacto ambiental e para um maior desenvolvimento sustentável. REFERÊNCIAS 1. P.S. Santos, Ciência e Tecnologia de Argilas, Editora Edgard Blücher, São Paulo, vols 1, A.B.A. Dantas, V.C. Almeida, L. Yokoyama, Caracterização do Rejeito da Indústria de Louça Sanitária, 2002, 23 o Jornada de Iniciação Científica, Rio de Janeiro, RJ, Universidade Federal do Rio de Janeiro. 3. A.B.A. Dantas, V.C. Almeida, L. Yokoyama, Estudos Preliminares para a Classificação e a Utilização do Resíduo Sólido Gerado pela Indústria Cerâmica, João Pessoa, PE, Junho de

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 4. A.B.A. Dantas, Caracterização e Aplicação Tecnológica do Resíduo da Indústria de Louça Sanitária. Tese de M.Sc., EQ/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ. ABSTRACT The Industry of sanitary wares during all productive cycle consumes a considerable volume of water, about L / product. The liquid effluent generated in the stages of the processing presents a high concentration in suspended solids. The direct placement of this in natura waste in receiving bodies causes to the degradation of the rivers. After the treatment in the ETE the silt in the pie form starts to be discarded. In this work preliminary studies had been carried to verify its utility in the concrete production. To evaluate the influence of the replacement of the part of the Portland cement for this waste, tests of absorption and of compressive strength had been carried in mortars with 5%, 10% and 15% of waste in substitution to the cement. The gotten results indicate that this material is viable in the production of concrete and mortars. Keywords: ceramic waste, concrete, mortas. 8