ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina RECICLAGEM DE GESSO DE CONSTRUÇÃO Paulo Sérgio Bardella Fernanda Moraes dos Santos Gladis Camarini PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP
RECICLAGEM DE GESSO DE CONSTRUÇÃO Paulo Sérgio Bardella Fernanda Moraes dos Santos 2 Gladis Camarini 3 Faculdade de Engenharia Civil Departamento de Arquitetura e Construção RESUMO Partindo do conceito de desenvolvimento sustentável e de suas decorrências para a construção civil, avaliou-se uma proposta para o desenvolvimento de tecnologia visando a transformação de um resíduo em material de construção. A reciclagem é uma das condições para atingir o desenvolvimento sustentável. Sob o ponto de vista da cadeia produtiva da construção civil, a reciclagem de resíduos é uma das formas de redução de seu impacto ambiental, um dos maiores na sociedade. O objetivo deste trabalho de pesquisa foi avaliar o reaproveitamento dos resíduos do gesso. O trabalho consistiu em estudar amostras de gesso hidratado coletados em obra. As amostras procederam da execução de revestimentos internos, comparando seu desempenho com amostra de gesso não aplicado no revestimento (referência). Foram avaliadas as propriedades físicas e mecânicas verificando sua possível reutilização nas obras. Os resultados apresentados foram bastante promissores. Neste sentido, esperou-se aplicar o conceito de desenvolvimento sustentável na construção civil, minimizando os resíduos provenientes das construções que são eliminados em locais não apropriados, contribuindo para as construtoras respeitarem a resolução do CONAMA. Palavras chave: Gesso, desenvolvimento sustentável, reciclagem, gesso reciclado. Engenheiro Civil Mestrando em Engenharia Civil Departamento de Arquitetura e Construção - Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP pbardela@uol.com.br (2) Acadêmica - Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP fefams@ig.com.br (3) Livre Docente - Professora Adjunto - Departamento de Arquitetura e Construção - Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP 5081
camarini@fec.unicamp.br INTRODUÇÃO Unir o crescimento econômico à justiça social e à conservação ambiental, já pensando no bem estar dos que estão por nascer é o desafio do Desenvolvimento Sustentável. Termo que pode ser definido como forma de desenvolvimento econômico que emprega os recursos naturais e o meio ambiente não apenas em benefício do presente, mas também das gerações futuras (SJÖSTRÖM, 1992). Portanto, é preciso se adequar a um modelo de desenvolvimento sustentável, capaz de satisfazer as necessidades atuais sem comprometer as necessidades futuras. Neste sentido, uma das atitudes a ser tomada é o reaproveitamento dos materiais. A questão das perdas em processos construtivos vem sendo tratada de forma cada vez mais abrangente. A elevada geração de resíduos sólidos, determinada pelo acelerado desenvolvimento da economia mundial no último século, coloca como inevitável a adesão de valorização de resíduos e sua reciclagem (PINTO, 1999). O uso do gesso na construção está crescendo devido suas diferentes aplicações tais como, revestimento de paredes e tetos, peças para decoração, placas para forro e placas acartonadas para paredes (dry wall). Os aspectos vantajosos da utilização do gesso comercial são excelente desempenho, fácil aplicação e acabamento liso. Sua principal desvantagem é a sua utilização somente em ambientes internos devido à sua sensibilidade à água. O gesso comercial é um produto obtido pela desidratação da gipsita em temperatura adequada. Durante a desidratação, diferentes compostos podem aparecer dependendo da temperatura do forno, velocidade de aquecimento da matéria prima, da finura da gipsita e da sua densidade. A hidratação da gipsita ocorre formando hemidrato β ( CaSO 4 1 2 H2O) em temperaturas entre 100ºC e 180ºC, e anidrita III ( CaSO 4 εh 2O) em temperaturas abaixo de 300ºC. O gesso comercial utilizado em construção tem ambos os compostos hemidrato e anidrita III (DE MILITO, 2001). As reservas de gipsita natural no Brasil são estimadas em cerca de 1.248 bilhões de toneladas (DNPM, 2001). Além disso, a distância entre as reservas e os centros consumidores são grandes, o que torna difícil estabelecer condições para crescimento de uma produção industrial. Os gastos com transporte são similares ao preço do material (ANTUNES, 1999). A forma em que o gesso é utilizado nas construções, mostra uma grande perda de material. Os valores médios de desperdício do gesso durante a sua aplicação são maiores do que 45% da quantidade de gesso utilizado (DIAS, 1994). Devido a esta grande perda de gesso, resultante de sua aplicação, torna-se útil e necessário um estudo das propriedades desse material desperdiçado. Assim, o objetivo desse trabalho foi estudar as propriedades físicas e mecânicas de pastas produzidas com gesso comercial (referência), usualmente utilizadas na construção civil, e pastas obtidas de gesso desidratado que já foi utilizado em construções (gesso reciclado). Dessa forma, a busca por inovações tecnológicas e aumento de produtividade na construção civil, aliada a crescente conscientização de reciclagem de materiais e recursos naturais, justificam a realização desse trabalho o qual pretende demonstrar que é possível, e economicamente viável a utilização de gesso hidratado e 5082
recuperado (gesso reciclado) como revestimento interno em obras de construção civil. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais Os gessos utilizados nesse trabalho experimental foram o gesso comercial e o gesso reciclado. O gesso comercial foi adquirido no mercado como gesso de pega lenta, usualmente utilizado como o principal componente de materiais a base de gesso na construção civil. O gesso reciclado foi obtido do material desperdiçado na aplicação do gesso hidratado como revestimento, coletado em diferentes obras de construção civil na região de Campinas. Após a coleta, o gesso hidratado foi mantido em condições de laboratório e foi moído em uma máquina moedora (Figura 1). O equipamento utilizado na moagem é facilmente encontrado no mercado e possui baixo custo. Figura 1 Equipamento utilizado para moagem do gesso hidratado. A finura do material após a moagem foi da ordem de 80% passante na peneira 0,297 mm. Após a moagem o gesso hidratado foi desidratado na temperatura de 200ºC (± 5ºC) por um período de 24 horas. Após esse procedimento, o material obtido foi chamado de gesso reciclado. Misturas experimentais e cura As propriedades dos gessos foram investigadas em pasta. As misturas foram definidas visando uma consistência com boa trabalhabilidade para serem utilizadas em revestimentos. As relações água/gesso escolhidas (0,60 0,70 0,80) foram s as relações água/gesso utilizadas nas obras para aplicação de revestimentos estando de acordo com o Método Brasileiro NBR 12128 - MB 3469 (ABNT, 1991a). 5083
As misturas utilizadas no trabalho experimental para observação das propriedades do gesso reciclado encontram-se no Quadro 1. Quadro 1 Misturas utilizadas Material Símbolo Gesso (g) Água (g) Relação a/g Gesso GC1 1000 600 0,60 Comercial GC2 1000 700 0,70 (referência) GC3 1000 800 0,80 Gesso GR1 1000 600 0,60 Reciclado GR2 1000 700 0,70 GR3 1000 800 0,80 GC Gesso comercial GR Gesso reciclado As misturas foram preparadas em laboratório utilizando-se um misturador mecânico. A mistura do gesso com a água foi realizada de acordo com o Método Brasileiro NBR 12128 - MB 3469 (ABNT, 1991a). Após a mistura, as pastas foram aplicadas nos moldes onde permaneceram em câmara com umidade relativa mínima de 95% e temperatura de 20ºC por um período de 24 horas. Após as 24 horas, as amostras foram removidas dos moldes e foram mantidas em ambiente de laboratório com temperatura média de 25ºC e umidade relativa de 70% até a idade de realização dos ensaios. Propriedades Físicas As propriedades físicas e mecânicas dos gessos empregados neste trabalho experimental foram realizadas de acordo com as normas brasileiras vigentes. A propriedades no gesso em pó (granulometria, módulo de finura, massa específica e massa unitária), e no estado fresco (tempos de início e fim de pega) seguiram os procedimentos da NBR 12127 - MB 3468 (ABNT, 1991b) e da NBR 12128 MB 3469 (ABNT 1991c). Propriedades Mecânicas As propriedades do material no estado endurecido seguiram os seguintes Métodos Brasileiros: NBR 12129 - MB 3470 (ABNT, 1991d) - resistência à compressão, NBR 7222 MB 212 (ABNT, 1994) - resistência à tração por compressão diametral, e NBR 13528 (ABNT, 1995) - aderência. A resistência à compressão foi determinada em corpos-de-prova cúbicos de 50x50x50 mm. Para cada mistura foram moldados e ensaiados 6 corpos-de-prova. O resultado final obtido foi a média dos 6 resultados individuais. Na resistência à tração foram ensaiados três corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura (Figura 2), sendo o resultado final a média dos resultados individuais. As idades utilizadas para os ensaios foram 3 e 7 dias. 5084
Variação Volumétrica A determinação da variação volumétrica seguiu a NBR 11582 MB 3435 (ABNT, 1991e), empregando as agulhas de Le Chatelier. Esse ensaio tem como objetivo verificar se o gesso depois de endurecido apresenta eventuais expansões volumétricas que possam interferir em sua estabilidade. Tais variações devem ser analisadas para que se possa garantir a durabilidade do revestimento. Por meio das agulhas de Le Chatelier foram realizadas as observações da expansibilidade das pastas dos gessos utilizados nesse trabalho experimental. Prensa Madeira Amostra - φ50 x h100 mm Madeira 2 mm 50 mm 2mm 6 mm Figura 2 Esquema de ensaio de resistência à tração por compressão diametral. Aderência Devido ao fato do gesso ser um material utilizado principalmente para revestimentos internos e acabamentos, torna-se necessário que a pasta de gesso tenha uma aderência suficiente ao abstrato (superfície de aplicação). Nesse ensaio, as pastas de gesso foram aplicadas sobre as superfícies a serem estudadas e submetidas ao ensaio de arrancamento. A resistência ao arrancamento é dada pela tensão máxima suportada por um corpo de prova de revestimento quando submetido a um esforço normal de tração. Como substratos foram utilizados blocos cerâmicos de 39x19x19 cm. Nesses blocos foram aplicadas pasta de gesso fresco como revestimento nas diferentes relações água/gesso utilizadas nesse trabalho experimental. Para moldagem dos corpos-de-prova foi definida a espessura de 1 cm para o revestimento. A pasta de gesso foi aplicada em toda a superfície do bloco. Após a aplicação da pasta de gesso o bloco ficou em ambiente de laboratório por 24 horas para endurecimento da pasta. Em seguida, em cada bloco foram marcados 3 corpos-de-prova de diâmetro igual a 50 mm com auxílio de uma serra de copo. Utilizou-se um bloco cerâmico para cada relação água/gesso para ambos os gessos: comercial e reciclado. Sobre esses corpos-de-prova foram coladas pastilhas de aço com alça para engate no aparelho de arrancamento. O arrancamento foi realizado na idade de três dias. O valor da resistência de aderência é a média de três corpos-de-prova. 5085
RESULTADOS E DISCUSSÕES Propriedades Físicas A Tabela 1 apresenta os resultados das propriedades físicas do gesso de referência e do gesso reciclado. Tabela 1 Propriedades físicas dos gessos comercial e reciclado Gesso Massa Específica (kg/m³) Massa Unitária (kg/m³) Módulo de Finura Referência 2610 633 1,18 Reciclado 200ºC 2570 536 2,20 As granulometrias dos gessos estão apresentadas na Figura 3. Observa-se que o gesso de referência apresenta uma finura maior do que o gesso reciclado. Mesmo assim, esse fato não impediu que a hidratação do gesso reciclado ocorresse, conforme observado na Tabela 2, em que são apresentados os resultados de início e fim de pega de todas as pastas de gesso. Distribuição Granulométrica 100 0,105 0,210 0,420 0,840 80 60 40 20 0 Cumulativo (%) Referência Reciclado - 200ºC Abertura da peneira (mm) Figura 3 Distribuição granulométrica gesso de referência e gesso reciclado Tabela 2 Tempos de início e fim de pega dos gessos Gessos Tempos de Pega (min:s) Inicial Final Δ = Final - Inicial GC1 11:44 23:10 11:26 GC2 12:32 22:30 9:58 GC3 12:20 23:50 11:30 GR1 12:44 27:30 14:46 GR2 13:32 28:01 14:29 GR3 16:30 33:00 16:30 De acordo com esses resultados pode-se observar que as pastas com gesso reciclado apresentaram um aumento no tempo de início de pega. A diferença entre o 5086
tempo de fim de pega e o tempo de início de pega manteve-se praticamente a mesma para ambos os gessos. Esses resultados estão de acordo com os obtidos por Bardella, Ferreira Jr. e Camarini (2003), onde em estudo com gesso reciclado em temperaturas de 160ºC e 200ºC obtiveram resultados similares para os tempos de pega para o gesso reciclado em temperatura de 200ºC. Deve-se ressaltar que a matéria prima, as impurezas presentes e as condições de produção do gesso podem afetar o tempo de pega. Gessos produzidos sob diferentes processos apresentam reatividades diferentes. Propriedades Mecânicas A Tabela 3 apresenta as propriedades mecânicas de todas as misturas. Os resultados mostram que as resistências mecânicas obtidas para o gesso reciclado, desidratado na temperatura de 200ºC, foram maiores do que as obtidas para o gesso comercial. Tabela 3 Propriedades mecânicas dos gessos Propriedades Idade Gessos (dias) GC1 GC2 GC3 GR1 GR2 GR3 Resistência à Comp. 3 4,62 3,09 2,47 5,11 4,71 3,32 (Mpa) 7 4,75 3,36 2,68 5,76 5,11 3,63 Resistência à Tração 3 0,81 0,58 0,38 0,98 0,82 0,53 (Mpa) 7 0,87 0,70 0,45 1,05 0,94 0,63 As propriedades mecânicas são dependentes da estrutura da fase sólida da pasta endurecida e da morfologia dos poros, que são controladas pela cinética de hidratação e crescimento dos cristais de gipsita (GMOUH et. al). Em estudo anterior realizado com gesso reciclado desidratado em temperaturas de 160ºC e 200ºC, também se observaram maiores resistências mecânicas para o gesso reciclado em comparação com o gesso comercial. Entretanto, foi constatado que os gessos reciclados produzidos em temperatura de 160ºC apresentaram melhores desempenhos mecânicos (BARDELLA, FERREIRA JR. & CAMARINI, 2003). Variação volumétrica Para as idades pré-estabelecidas os corpos-de-prova não apresentaram variações volumétricas, tanto para o gesso comercial quanto para o gesso reciclado. Aderência Os valores obtidos nos ensaios de aderência à tração foram bastante variáveis (Tabela 4). Em todos os corpos de prova a ruptura se deu na interface pasta de gesso/substrato. 5087
Tabela 4 Propriedades mecânicas dos gessos aos 3 dias Propriedade Resistência de Aderência (MPa) Gessos GC1 GC2 GC3 GR1 GR2 GR3 0,69 0,45 0,37 0,75 0,58 0,50 A resistência de aderência é a medida da interação pasta de gesso/substrato, que dependente das características tanto da argamassa quanto do substrato, além da forma de aplicação do revestimento. O substrato por si só apresenta variabilidade em suas características, principalmente quanto à sucção de água. CONCLUSÕES Nesta pesquisa experimental procurou-se realizar uma avaliação sobre a utilização de gesso reciclado em obras de construção civil. Neste sentido, foram empregados gesso comercial e gesso reciclado, aplicados em um mesmo substrato (bloco cerâmico). As propriedades físicas e mecânicas do gesso reciclado são similares às propriedades do gesso comercial. Dos resultados obtidos observa-se que o desempenho do gesso reciclado superou o do gesso comercial. Assim, vislumbra-se o emprego do gesso reciclado nas obras, podendo ser, sua aplicação, nos mesmos moldes do gesso comercial. Ressalva deve ser feita quanto ao aspecto final do produto gesso reciclado, não possuindo a mesma coloração do gesso comercial. O gesso reciclado tem aspecto mais rústico do que o gesso comercial, o que não impede seu emprego normalmente. Como as construtoras precisam estar em conformidade com as resoluções do CONAMA, que exige um planejamento da retirada do entulho da obra, o aproveitamento do gesso passa a ter um aspecto mais positivo e deixa de ser um problema sério nos aterros onde são colocados os restos de construção. Além disso, a reciclagem permite a reutilização do gesso o que pode ser feito em revestimento de paredes internas de construções de interesse social. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem aos técnicos do Laboratório de Materiais de Construção da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, ao CNPQ (bolsa mestrado nº 130731/03-0) e à Unicamp (bolsa pesquisa) pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS 1 - SJÖSTRÖM, Ch.O. Durability and sustainable use of building materiais. In: Sustainable use of materiais - W. Llewellyn & H. Davies editors London, 1992. 5088
2 - PINTO, T.P. Perda de materiais em processos construtivos tradicionais. Departamento de Engenharia civil da Universidade Federal de São Carlos São Carlos, 1989. 3 - DE MILITO, J.A, Avaliação do comportamento de pastas de gesso com cimento portland e sílica ativa para revestimento. Dissertação de Mestrado Universidade Estadual de Campinas UNICAMP, 2001. 4 - DNPM (2001). Departamento Nacional de produção Mineral. Balanço Mineral Brasileiro. 5 - ANTUNES, R.P.N.A. Estudo da influência da cal em pastas de gesso. Dissertação de Mestrado Universidade de São Paulo USP, 1999. 6 - DIAS, A.M.N.. Gesso de construção: caracterização do pó, pasta e argamassas e aplicação como revestimento interno. Dissertação de Mestrado Universidade de São Paulo USP, 1994. 7 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 12128 - MB 3469. Gesso para Construção Determinação das propriedades físicas da pasta. Rio de Janeiro, 1991a. 8 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 12127 - MB 3468. Gesso para Construção Determinação das propriedades físicas do pó. Rio de Janeiro, 1991b. 9 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 12129 - MB 3470. Gesso para Construção Determinação das propriedades mecânicas. Rio de Janeiro, 1991c. 10 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 7222 MB 212. Argamassa e Concreto Determinação da Resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. 11 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 13528. Revestimento de paredes e tetos de argamassas inorgânicas Determinação da resistência de aderência à tração. Rio de Janeiro, 1995. 12 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 11582 - MB 3435. Cimento Portland Determinação da expansibilidade de Le Chatelier. Rio de Janeiro, 1991d. 13 - BARDELLA, P.S., FERREIRA JR, E.L., CAMARINI, G. Air Permeability, Physical and Mechanical Properties from Recycled Plaster. In. Inter American Conference on Non-Conventional Materials and Technologies in the Eco-Construction and Infrastructure IAC-NOCMAT 2003. João Pessoa, 2003. 14 - GMOUH et al. Changes in plaster microstructure by pre-stressing or by adding gypsum grains: microstructural and mrchanical investigations. Materials Science & Engineering A. 352, p. 325-332, 2003. 5089
ABSTRACT From the sustainable development and its importance for construction, it was studied a proposition for technology development aiming to transform a waste in construction material. The recycling can be a way to the sustainable development. By the way of civil construction production, the recycling is the way to reduce one of the society biggest problems in terms of environmental impact. The aim of this work was to evaluate the re-use of hydrated gypsum. The hydrated gypsum was collected in construction sites from internal renderings and comparing its performance with plaster in natura (reference). Physical and mechanical properties were evaluated looking toward its reuse in construction works. The results were promising. In this way, it was expected to put into practice the sustainable construction concept, minimizing the waste from construction sites that were leaved out in non appropriate places and contributing to the builders to respect the resolution of CONAMA. Keywords: Plaster, Sustainable development, recycling, recycled plaster. 5090