28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO UTILIZANDO AGREGADOS ALTERNATIVOS OBTIDOS NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA C. A. MARTINS (1); J. B. BALDO, (1); V. L. SORDI, (1); J. S. da COSTA, (2). (1) UFSCar-DEMa. End: Rod.Washington Luís, km 235 São Carlos SP CEP 13565-905. cmartins@power.ufscar.br (2) Doutoranda: PPG-CEM-DEMa-UFSCar juzelia@iris.ufscar.br RESUMO Neste trabalho investigou-se os efeitos nas propriedades mecânicas, avaliadas por normalização pertinente, decorrentes da substituição tanto do agregado graúdo (brita) como do agregado miúdo (areia), por agregados de tamanho similar obtidos da cominuição adequada de rejeitos da indústria de cerâmica vermelha (tijolos e telhas), na composição de um concreto de cimento portland convencional (150 a 250 kg de cimento por metro cúbico). Foi encontrado que o concreto resultante é apropriado para confecção de elementos não estruturais (calçadas, guias, postes domésticos, muros, mourões etc) com as vantagens da não utilização de areia e brita, e os conseqüentes benefícios ambientais. Palavras-chave: concreto de cimento portland, agregados alternativos, reciclagem, cerâmica vermelha INTRODUÇÃO A indústria de Cerâmica Vermelha movimenta cerca de 60 milhões de toneladas de matéria prima por ano [1], o que representa 54 milhões de toneladas transformadas em produtos (supondo que 10% desse material correspondam a materiais que são decompostos, como matéria orgânica e carbonatos). A perda média de 3 a 5% durante o ciclo de produção é aceitável pelas indústrias, podendo gerar de 1,6 a 2,7 milhões de toneladas de resíduo por ano, constituido de produtos que foram descartados por conter algum tipo de defeito, como trincas, empenamento, baixa resistência, deformações, ou qualquer outro que impeça o uso
28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 dentro dos padrões exigidos pela normalização vigente. A reciclagem de resíduos industriais na indústria da construção civil é uma opção viável [2] pois esse segmento consome grandes volumes de matérias primas e está distribuída em todas as regiões do país. Os benefícios gerais da reciclagem já foram muito discutidos, como a preservação e o prolongamento da vida útil de recursos naturais, e a lei 9605 de 12/02/98 referente à ISO 14000 [3] contempla esses aspectos, pois determina que as empresas geradoras de resíduos devem buscar alternativas de controle da poluição ambiental. A produção de Cerâmica Vermelha está concentrada em pólos cerâmicos, o que significa que os resíduos gerados também estarão. Dados sobre os nove pólos cerâmicos do Estado de São Paulo [4] relatam a produção mensal superior a 125 milhões de peças, o que pode representar cerca de 75 milhões de peças descartadas por ano (na perda média de 5%). Isso significa que 150 mil toneladas de resíduo industrial ao ano podem ser gerados só no estado, supondo peso médio de dois quilos por peça, já que os dados incluem tijolos maciços, elementos vazados, lajes, revestimentos, pisos e tubos cerâmicos. 2- MATERIAIS E MÉTODOS Nessa primeira etapa do trabalho foi utilizado um lote de elementos de cerâmica vermelha (tijolos e telhas) proveniente do descarte de indústrias de Cerâmica Vermelha da cidade de Barra Bonita-SP. Esse lote foi britado em britador de mandíbulas e triturado em galga, sendo separado em frações granulométricas de interesse através de peneiramento, denominadas de agregado graúdo (com várias graduações) e agregado miúdo (granulometria similar à da areia média). Para a utilização como areia média, foi caracterizado granulometricamente o material passante na peneira com abertura de malha quadrada nominal de 2,4 milímetros. As análises das distribuições granulométricas foram realizadas utilizando os métodos e classificação determinados nas normas da ABNT [5]. O concreto foi calculado para utilizar apenas os agregados alternativos e cimento (CP II-F-32). As frações granulométricas foram calculadas utilizando o modelo de máximo empacotamento de Andreassen [6]. 2.1- Composição estudada A composição estudada, cujas porcentagens foram calculadas utilizando o
28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 modelo de empacotamento máximo [6] de Andreassem, está descrita na Tabela 1. Um concreto assim planejado, se produzido com brita normal, de granito ou basalto, poderia alcançar a resistência mecânica em compressão, aos 28 dias, de aproximadamente 30 MPa. Tabela 1 - Composição Estudada Granulometria do Material Porcentagem em volume -9,5 + 4,8 mm 20-4,8 + 2,4 mm 14-2,4 mm (similar à areia média) 45 Cimento CP II-F-32 21 água 30 (sobre o volume total) 2.2- Preparação dos corpos de prova e ensaios mecânicos Os corpos de prova foram preparados utilizando betoneira, com a mesma seqüência de adição dos materiais utilizada no concreto convencional, ou seja: primeiramente, adicionamos os agregados graúdos, miúdos e metade da água, e em seguida, o cimento e a água restante. No caso específico, os agregados tem alguma porosidade, de maneira que ao adicionar a primeira parte da água, o tempo de homogenização foi estendido em alguns minutos, para permitir a absorção pelo agregado. Foram moldados 20 corpos de prova, na dimensão de 20 cm de altura e 10 cm de diâmetro, cujo acabamento das superfícies foi realizada no dia seguinte. Após o endurecimento do acabamento, os corpos de prova foram imersos em água, para cura. Os corpos de prova da composição preparada foram submetidos ao ensaio para verificação da resistência à compressão, após a idades de 7, 14, 28, 63 e 91 dias, conforme a ABNT [7]. 2.3- Resultados obtidos O fator água/cimento foi da ordem de 1,2. A densidade à verde, ou densidade de massa, calculada para os corpos de prova logo após a moldagem, foi da ordem de 2 g/cm 3. A resistência mecânica foi avaliada através da determinação da resistência à compressão, em várias idades. A Figura 1 mostra a variação dos valores obtida. Na Figura 2, observamos o modo de fratura característico dos corpos de
28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 prova, indicando o procedimento adequado no ensaio para determinação da resistência à compressão (fratura do corpo de prova em 45 graus). RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO X IDADE R.C.(MPa) 30 25 20 15 10 5 0 25,6 17,1 19,5 13,3 10,5 7 14 28 63 91 IDADE (DIAS) Figura 1- Resistência à compressão com a idade dos corpos de prova, cura por imersão. Figura 2- Esquerda: modo de ruptura do corpo de prova (45 graus); direita: visão da distribuição dos agregados no concreto, notando-se os pontos mais escuros, o agregado graúdo. Idade de ruptura 7 dias, cura por imersão. 3- DISCUSSÃO Quanto à preparação do concreto, não ocorreu dificuldade alguma. Apenas, na seqüência de adição dos materiais, tomamos o cuidado para que a água fosse inicialmente absorvida pelo agregado, pois este apresenta alguma porosidade, quando na mistura em betoneira. Depois disso é que adicionamos o cimento e a água restante. Convém notar também que, provavelmente devido a esta absorção, o fator água cimento para esse concreto foi um pouco maior que o encontrado nos concretos convencionais, cujos agregados não absorvem alguma água.
28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 Os resultados obtidos na determinação da resistência à compressão são animadores. O valor encontrado aos 28 dias, de 17 MPa, sugere que um concreto assim preparado pode ser utilizado para fins não estruturais, como por exemplo, na edificação de muros simples, guias de calçadas, calçamentos simples e em outros locais onde o esforço não seja estrutural. Aos 91 dias, o valor da resistência mecânica em compressão, cerca de 25 MPa, sugere que o mesmo concreto pode ser usado já com mais tranqüilidade para as aplicações mencionadas, se nos basearmos apenas no quesito resistência mecânica. Seria fundamental expandirmos o estudo para a verificação da durabilidade de concretos assim obtidos. Nas fotos da Figura 2, notamos que ocorreu ruptura nos grãos do agregado graúdo, representado pelas áreas mais escuras. Isso ocorre porque esse agregado é de menor resistência mecânica que as britas usuais, granito e basalto. De certa forma, é um fator negativo, pois não estamos aproveitando totalmente a resistência mecânica que o cimento desenvolve no concreto, mas isso é um fator que pode ser corrigido no futuro, se dosarmos adequadamente o cimento, e planejarmos concretos com menores resistências que as obtidas nesse primeiro estudo. O mecanismo de aumento da resistência mecânica com a idade está associado ao desenvolvimento das fases na hidratação do cimento. Nesse caso específico, como temos a possibilidade de ocorrência também de reação pozolânica entre a cal liberada pelo cimento e os finos presentes no agregado obtido através da cominuição de elementos de Cerâmica Vermelha, pode ser que esse mecanismo tenha auxiliado na elevação do valor referido. Seria necessário estudos da microestrutura do concreto com o tempo, entre outros, para verificarmos se esse mecanismo está ocorrendo. 4- CONCLUSÕES Foi possível preparar agregados graúdos para serem utilizados na confecção de concretos sem fins estruturais, a partir de elementos descartados da indústria de Cerâmica Vermelha. Foi possível confeccionar um concreto utilizando os agregados graúdos, agregados miúdos, cimento e água, onde os agregados foram obtidos através da cominuição adequada de elementos descartados da indústria de Cerâmica Vermelha, e que atingiu resistência mecânica adequada para fins não estruturais, no uso em construção civil, se considerarmos apenas o quesito resistência mecânica
28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 em compressão. 5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] BUSTAMANTE, G. M. e BRESSIANI, J. C. A Indústria Cerâmica Brasileira, Ceramic News, v. 7, n. 1, p. 55-59, 2000. [2] JOHN, V. M. Pesquisa e desenvolvimento de mercado para resíduos. In: Reciclagem e Reutilização de resíduos como materiais de construção. São Paulo, 1996. São Paulo, ANTAC, PCC-USP, p. 21-30. [3] BRESSIANI, J. C. et al. Aproveitamento de resíduo do processo de fabricação de papel em massas de revestimento tipo semi grés. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 43., 1999, Florianópolis. Anais...Florianópolis: ABC, 1999. trab. 0201. [4] TANNO, L. C.; MOTTA, J. F. M. e CABRAL Jr., M. Pólos de Cerâmica Vermelha no Estado de São Paulo: Aspectos Geológicos e Econômicos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 38., 1994, Blumenau. Anais...Curitiba: ABC, 1994. p.378-383. [5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1987). NBR.7217 Agregados- Determinação da composição granulométrica - Rio de Janeiro- ABNT. [6] MYHRE, B. e HUNDERE, A. M. The use of particle size distribution in development of refractory castables. In Congresso da ALAFAR, XXV, 1996, San Carlos de Bariloche, Argentina. Elkem Refractories, 1996. [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1980). NBR.5733 Ensaio de Compressão de Corpos de prova cilíndricos de concreto- Rio de Janeiro- ABNT PORTLAND CEMENT CONCRETE CONTAINING AGGREFATES MADE FROM GLAZED SCRAP FROM RED BRICK AND CERAMIC ROOF TILE INDUSTRY ABSTRACT In this work it was investigated the use scrap from of red brick and ceramic roof tile industry, properly grinded, as alternative aggregates in substitution of sand and limestone in portland cement concrete typical compositions. The concrete compositions using the alternative aggregates used from 150 to 250 kg/m 3 of cement. The results indicate that the concrete containing the recycled aggregates displayed comparable levels of strength indicating a great feasibility of such a substitution with undeniable environmental and mineral resources preservation benefits. Key words : Concrete, Brick and tile, Aggregates