ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina UTILIZAÇÃO DA CINZA DE XISTO NA COMPOSIÇÃO DE PAVERS Rodrigo Cézar Kanning José Alberto Cerri PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP
UTILIZAÇÃO DA CINZA DE XISTO NA COMPOSIÇÃO DE PAVERS Resumo (1) Rodrigo Cézar Kanning (2) José Alberto Cerri A cinza do xisto é produto da combustão de resíduos do processo que extrai óleo de rochas pirobetuminosas e foi considerada como material pozolânico através de estudos preliminares da PETROSIX/Petrobrás. A característica pozolânica consiste na reação entre o hidróxido de cálcio e a pozolana (cinza de xisto) produzindo silicatos de cálcio hidratado que agem positivamente na obturação de poros e no aumento da resistência mecânica à compressão. O preenchimento dos poros também pode ser devido ao efeito filler das cinzas, no qual suas partículas ocupam espaços vazios do material. A cinza de xisto apresenta resultados preliminares que apontam para a viabilidade técnica do resíduo como matéria-prima alternativa em concretos com elevada resistência mecânica. O fato da cinza de xisto possuir propriedade pozolânica permite que ela substitua parcialmente o cimento Portland. Neste trabalho estudou-se a substituição de cimento Portland, em composições de blocos para pavimentação (pavers), por cinza de xisto nas proporções de 10 % e 20 %, sendo realizado também a composição sem cinza como o padrão de referência. Palavras-chave: Cinza de Xisto, pozolana, filler, pavers (1) Mestrando em Engenharia de Materiais CEFET-PR. (2) Professor do Programa de Pós-graduaçãodo em Engenharia de Materiais do CEFET PR. 3602
1. Introdução O concreto é um dos materiais mais utilizados na construção civil em função da sua versatilidade e facilidade de aquisição dos materiais, porém o custo de um concreto esta diretamente ligado ao cimento, que é o componente essencial e que tem o maior valor comercial devido ao seu processo de fabricação. A cinza do xisto é produto da combustão de resíduos do processo que extrai óleo de rochas pirobetuminosas e foi considerada como material pozolânico através de estudos preliminares da PETROSIX/Petrobrás. Isso significa que, sendo adicionada ao concreto, além da característica aglomerante quando em contato com a água, a cinza pode produzir estruturas menos porosas, devido ao seu reduzido tamanho, contribuindo para um melhor empacotamento das partículas, pelo preenchimento dos poros do concreto. Pensando em reduzir o custo de fabricação melhorar as propriedades de peças Préfabricadas de concreto, realizou-se a confecção de novos traços de concreto com adições de cinza de xisto na proporção de 10% e 20% sendo realizado também a composição sem cinza como o padrão de referência. 2. Material e métodos 2.1 Confecção de Blocos Intertravados de Concreto para Pavimentação (Pavers) com adição de cinza de xisto O processo de produção das amostras foi realizado na Cimentart Ltda, a qual dispôs de suas máquinas para a confecção dos corpos de prova, os quais foram estudados e ensaiados no Laboratório de Materiais de Construção Civil do CEFET-PR. O modo de homogeneização e disposição dos componentes na cuba da máquina foram feitos de acordo com os procedimentos da empresa. 2.2 Composição das Amostras As porcentagens de amostra a serem utilizadas foram pré-determinadas com ensaios de laboratório. O numero de corpos de prova produzidos para cada traço foi de 120 peças. Para moldar os corpos de prova para ensaio utilizamos as seguintes quantidades de materiais descritas na TABELA 01: Tabela 1 Quantidade de material utilizado na confecção dos pavers Material Sem adição de 10% de Cinza 20% de Cinza Cinza Cimento (kg) 27,5 24,75 22,5 Cinza (kg) 0 2,75 5,5 Pedrisco (kg) 32 32 32 Areia normal (kg) 98 98 98 Areia artificial 254 254 254 3603
(kg) Água (kg) * * * * as quantidades de água utilizadas na composição da mistura foram feitas de modo empírico pelo operador, não existindo nenhum tipo de controle tecnológico do fator água/cimento. 2.3 Acondicionamento dos Corpos de Prova Os corpos de prova depois de moldados foram colocados em estantes onde permaneceram durante 24 horas e posteriormente foram colocados em Palets no pátio descoberto da empresa. O processo de cura das peças foi realizado de acordo com os procedimentos da empresa. Após um período de 4 dias de cura no pátio descoberto, as peças foram transportadas para o CEFET-PR onde permanecem no Laboratório de Processos Construtivos. 2.4 Ensaio de Compressão Simples Ao 7º e 14º dia, cinco corpos de prova de cada traço foram submetidos ao ensaio de compressão simples, neste, foi avaliada a resistência mecânica média em cada período, bem como analisado as propriedades da Cinza de Xisto. A máquina utilizada para o ensaio foi a Emic DL30000N e o programa Mtest, versão 3.00. Foram utilizadas duas bases metálicas cilíndricas com diâmetro de 100mm para a compressão dos pavers, as quais foram posicionadas na parte central de cada peça e após foi executado o ensaio (Figura 1). Os corpos de prova foram capeados com enxofre para assegurar o paralelismo entre as faces. 3. Resultados 3.1 Resistência à Compressão Simples Os resultados mostram que a utilização da Cinza de Xisto como adição e substituição parcial do aglomerante (cimento Portland) é um processo tecnicamente viável, visto que os resultados de resistência obtidos foram próximos ao do paver padrão (sem adição). Não existe restrição quanto ao uso desta adição em peças com coloração natural (sem corante), já as demais passam a tem um pequeno escurecimento, devido a cor escura da Cinza de Xisto. A resistência média obtida em cada um dos traços analisados estão contidas na Tabela 2. Tabela 2 Resultados obtidos no ensaio de compressão mecânico dos pavers Resistência Mecânica à Adição de Cinzas de Xisto (%) Compressão (MPa) 0 10 20 7º Dia Média (5 amostras - MPa) 22.7 18.5 19.3 Maior valor (MPa) 23.9 20.2 23.6 Menor valor (MPa) 21.4 16.0 14.7 Desvio Padrão 1,00 1,87 3,48 14 O Dia Força Mínima (MPa) 20.34 19.12 19.24 3604
Força Máxima (MPa) 25.84 21.21 23.09 Média (5 amostras - MPa) 23.66 19.99 20.67 Desvio Padrão 2,40 1,00 1,44 Os resultados aqui obtidos não possuem 100% de resistência, devido sua realização ter sido ao 7º e 14º dias de idade. Conclusão A quantidade de cimento substituída por Cinza de Xisto influi consideravelmente na resistência das peças pré-fabricadas aqui analisadas. A quantidade de cimento substituída foi de 10% e 20%, mantendo uma resistência a do concreto padrão, podendo assim dizer que seria possível à substituição de uma parte do cimento pela cinza. Não se pode fazer uma análise com relação ao fator água/cimento, pois a quantidade utilizada em cada composição não é precisa, desta forma a quantidade de poros e a diferente compactação provenientes do excesso ou falta de água é diferente em cada traço analisado, e também no que se condiz ao processo de cura situado no pátio descoberto sujeito a intempéries e mudanças muito rápidas de temperatura, não se tendo assim uma cura ideal das peças. Referências bibliográficas BETWILER, R.J., METHA, P.K. Chemical and Physical Essecta of Sílica Sume on Phe Mechanical Behavior of Concreto. ACI Material Journal, v.86, n 0 6, novemberdezember. 1989, p. 609-614. ISAIA, G.C., HELENE, P.R.L. Norma e recomendações sobre pozolona em concreto de elevado desempenho: Uma avaliação crítica. In: Reunião do Instituto Brasileiro do Concreto, 36 a, Porto Alegre. Anais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto, 2v., v.2, 1994, p. 685-698. ISAIA, G.C, Efeitos de Misturas Binárias e Ternárias de Pozolana em Concretos de Elevado Desempenho: Um Estudo de Durabilidade com Vistas a Corrosão de Armaduras. São Paulo: EPUSP, 1995. 280p. Tese (Doutorado) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Abstract The ash of the shale is product of the combustion of residues of the process that extracts oil of pirobetuminosas rocks and was considered as material pozolânico through preliminary studies of the PETROSIX/Petrobrás. The pozolânica characteristic consists of the reaction enters hidróxido of calcium and the pozolana (gray of shale) producing hidratado calcium silicates that positively act in the obturação of pores and the increase of the resistance mechanics to the compression. The fulfilling of the pores also can have to the effect to filler of leached ashes, in which its particles occupies empty spaces of the material. The shale ash presents resulted preliminary that points with respect to the viability technique of the residue as alternative raw material in concrete with raised resistance mechanics. The fact of 3605
the shale ash to possess pozolânica property allows that it substitutes the Portland cement partially. In this work it was studied substitution Portland cement, in compositions of blocks for pavement (pavers), for ash of shale in the ratios of 10 % and 20 %, being also carried through the composition without ash as the reference standard. Key-words: ash of the shale, pozolana, filler, pavers 3606