ARGAMASSAS OBTIDAS A PARTIR DA RECICLAGEM DE PISOS CERÂMICOS

ARGAMASSAS OBTIDAS A PARTIR DA RECICLAGEM DE PISOS CERÂMICOS J. E. S. Silva Junior; G. H. Silva; R. A. Passos; J. S. Costa; J. B. Baldo; C. A. Martins. Rodovia Washington Luiz km 235 CEP 13565-905 São Carlos - SP cmartins@power.ufscar.br Universidade Federal de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais RESUMO O objetivo desse estudo foi a reciclagem de rejeitos das indústrias de pisos cerâmicos, no desenvolvimento de argamassas para uso na indústria da construção civil. Foi desenvolvida uma argamassa com composição volumétrica 1:2:X (cimento:cal:agregado), com X variando de 6 a 14, cujas características em várias idades foram comparadas com uma argamassa obtida no canteiro de uma obra, e com uma argamassa similar à última, produzida em laboratório, de mesma composição volumétrica. A argamassa obtida na obra e a reproduzida em laboratório utilizaram como agregado a areia média, enquanto que na desenvolvida com a reciclagem, foi utilizado o rejeito de piso cerâmico descartado no final do processo de produção, moído em granulometria apropriada para simular um tipo genérico de areia. Foram utilizadas normas da ABNT para a caracterização e comparações de resultados, que em alguns casos da argamassa desenvolvida, resultaram em valores superiores aos encontrados nas argamassas convencionais. Além de mecanismos possíveis de reações envolvidas, concluiu-se que a argamassa desenvolvida pode ser utilizada em substituição às argamassas convencionais, com benefícios de custo e ambientais. Palavras-Chaves: reciclagem, argamassas, pisos cerâmicos INTRODUÇÃO No estado de São Paulo concentram-se três dos quatro pólos cerâmicos produtores de revestimentos. Desses, o pólo de Santa Gertrudes, compreendendo os municípios de Santa Gertrudes, Cordeirópolis, Rio Claro, Limeira e Araras responde por cerca de 40% da produção nacional, equivalendo a 180 milhões de metros quadrados por ano [1,2], com 40 indústrias em funcionamento. A participação da indústria cerâmica brasileira no Produto Interno Bruto está em torno de 1%. Neste setor destaca-se a Cerâmica de Revestimento, representada por 131 unidades industriais que produzem azulejos, pisos e revestimentos para paredes externas. No ano de 2000 a produção total foi de 452,7 milhões de metros quadrados (capacidade instalada de 536,7 milhões de metros quadrados). No cenário internacional, o Brasil é o quarto produtor mundial, direcionando no ano de 1999 cerca de 393,3 milhões de metros quadrados para o mercado interno, e exportando em torno de 47,5 milhões de metros quadrados [1]. O crescente sucesso das exportações [1] é indício de que os produtos têm alcançado nível de qualidade adequado, na maioria dos casos. Praticamente todo o sistema na produção está automatizado, e os índices de perdas no processo produtivo são muito baixos na maioria das indústrias. No pólo de Santa Gertrudes, os produtores têm relatado trabalhar com a possibilidade de admitir perdas totais na ordem de 1 a 2 por cento, praticamente não ultrapassando esse limite. Eventualmente, casos isolados com perdas muito acima são relatados, devido ao descontrole ocasional no processo. Admitindo que nesse pólo a produção anual seja de 180 milhões de metros quadrados, e perda anual de 1,5 por cento, a produção a ser descartada será de 2,7 milhões de metros quadrados, equivalentes a 40,5 mil toneladas de material por ano, supondo o peso médio de 15 quilos por metro quadrado. A moagem desse material para a obtenção de agregado miúdo pode fornecer um produto com massa unitária de 1,3 toneladas por metro cúbico (o valor típico para a massa unitária de areias é de 1,4 a 1,5 toneladas por metro cúbico), gerando cerca de 31 mil metros cúbicos anuais de 811

material descartado, apenas no pólo de Santa Gertrudes. Em relação a esse material descartado disponível, alguns aspectos podem contextualizar o problema, já que não existem sistemas para recuperação desses resíduos nem qualquer controle sobre a sua disposição. 1- Se não ocorre a disposição adequada dos resíduos gerados nas empresas da região, existe o problema ambiental. Ainda que a NBR 10.004 classifique materiais desse tipo como inertes, não existem estudos sobre a solubilidade do resíduo no meio a que ficará exposto; 2- Se ocorre a disposição em aterros, os custos para manutenção e prevenção de contaminação futura de lençóis freáticos são maiores do que aqueles associados à reciclagem desses materiais; 3- As empresas deverão atender ao preconizado na ISO 14.000, em relação ao Gerenciamento Ambiental e proteção ao meio ambiente; 4- Para cada metro cúbico de material reciclado, um metro cúbico de material não estará ocupando local em aterro sanitário, além de que um metro cúbico de material deixará de ser extraído do meio ambiente, no caso, areias; 5- O volume disponível de material descartado está concentrado numa região geograficamente estratégica e pequena, com fácil acesso às indústrias; Alguns trabalhos relacionados ao tema já foram publicados [3-7] tratando de agregados provenientes da reciclagem de resíduos das indústrias de Cerâmica Vermelha. Os resultados foram satisfatórios, tendo sido desenvolvidas argamassas produzidas totalmente com agregados reciclados, cuja resistência mecânica foi superior à de argamassas convencionais. Diferentes métodos de preparação dessas argamassas, baseados em reações químicas prováveis entre os constituintes, resultaram em valores de resistência mecânica de até oito vezes o valor encontrado em argamassa convencional, preparada em uma grande obra na cidade de São Carlos [5]. Os benefícios gerais da reciclagem já foram muito discutidos, como a preservação e o prolongamento da vida útil de recursos naturais. A lei 9605 de 12/02/98 referente à ISO 14000 contempla esses aspectos, pois determina que as empresas geradoras de resíduos devem buscar alternativas de controle da poluição ambiental, sendo responsáveis pelos resíduos gerados. [8] A substituição de matérias primas pelo resíduo reciclado pode representar economia dependendo da disponibilidade do resíduo e do material que se pretende substituir. Casos já extensamente estudados, como a substituição de parte dos agregados utilizados em argamassas e concretos por entulho reciclado, mostraram economia substancial, tendo sido considerados também os aspectos relativos à diferença de custos entre dispor o resíduo e reciclar, em grandes centros, onde a remoção envolve custos elevados de transporte [9].Tal resíduo engloba frações de materiais de Cerâmica Vermelha, pisos, revestimentos, argamassas e concretos, e todos os trabalhos desenvolvidos consideram a mistura desses componentes. No caso dos resíduos gerados nas indústrias de pisos e azulejos, especificamente no setor de Cerâmica de Revestimento, não ocorrem estudos relativos à caracterização e reciclagem desses materiais logo após a sua geração. Existem aspectos de controle de qualidade durante cada ciclo de produção, e o descarte ocorre no final do ciclo, quando a peça já está acabada, ou seja, o descarte é constituído pelo corpo cerâmico poroso com uma camada superficial fina de vidrado, apresentando algum tipo de defeito. As faces vidradas, que serão incorporadas ao resíduo após a preparação, têm sido relatadas [10] como aspecto negativo quando presentes em agregados graúdos utilizados na confecção de concretos com entulho reciclado. Em argamassas, esse efeito não foi estudado, mas admitindo que ocorra a moagem do material em frações praticamente abaixo do diâmetro médio de 1,2 milímetros, então, o volume de faces vidradas em relação às faces não vidradas geradas na moagem pode ser extremamente pequeno, e não interferir de maneira significativa. A utilização de resíduos industriais diversos para a obtenção de elementos utilizados na indústria da construção civil, também foi estudada por outros autores, como no caso da reciclagem de areias de fundição para a produção de tijolos maciços [11], sem a intenção para o uso como agregado em argamassas convencionais. Adições de resíduos industriais nas composições de argamassas para revestimento, como no caso do pó resultante do polimento de mármore [12], ou uso do entulho selecionado para produção de argamassas proveniente de edificações [13] ou de depósitos de materiais de construção [14] também foram estudados tanto para a reciclagem, como no caso do pó de mármore, como para argamassas alternativas, no caso do entulho selecionado. Essas diferentes visões caminham sempre no sentido da reciclagem e do uso dos materiais para a indústria da construção civil. 812

MATERIAIS E MÉTODOS COMPOSIÇÕES ESTUDADAS Foram produzidas quatro composições, correspondente a cimento:cal:resíduo industrial, denominadas de C2, na proporção em volume de 1:2:14, C3, na proporção 1:2:12, C4, na proporção 1:2:9 e C5, na proporção 1:2:6. A composição da argamassa obtida no canteiro de obra é constituída de cimento:cal:areia de rio na proporção 1:2:9, e foi denominada C1. CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS O cimento e a cal foram caracterizados através do ensaio de finura [15], e foi determinada a massa unitária para cada um [16], incluindo a do resíduo. O resíduo utilizado é proveniente da moagem de pisos cerâmicos esmaltados, descartados no processo de produção após a queima, de uma indústria da cidade de Cordeirópolis, SP. As peças foram inicialmente fragmentadas com o uso de um britador de mandíbulas, e posteriormente moídas por moinho de martelos. O material obtido foi separado em frações granulométricas de interesse. Para a preparação da argamassa, foi utilizado o material que passou integralmente pela peneira de abertura nominal da malha de 4,8 mm. O resíduo industrial utilizado na preparação da composição foi classificado de acordo com a distribuição granulométrica, conforme a normalização da ABNT [17]. PREPARAÇÃO DA ARGAMASSA A composição C1 foi obtida diretamente do canteiro de uma obra que estava sendo realizada na cidade de São Carlos, SP, e foi preparada utilizando os métodos tradicionais de preparo de grandes quantidades em obras, ou seja, com auxílio de uma betoneira. As composições C2, C3, C4 e C5 foram preparadas em laboratório utilizando um misturador planetário. O tempo de mistura foi cerca de 5 minutos na fase final, sendo que os materiais foram introduzidos com o misturador em funcionamento. O teor de água na composição corresponde à consistência padrão, utilizada na caracterização de argamassas para revestimento. CORPOS DE PROVA Foram confeccionados corpos de prova para cada uma das argamassas, no formato cilíndrico, de acordo com a normalização da ABNT [18]. Os corpos de prova da maioria das composições foram submetidos ao ensaio para verificação da resistência à compressão, após as idades de 7, 14, 28, 63 e 91 dias, cura ao ar, conforme a ABNT [18]. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela I mostra as propriedades características obtidas nas análises do cimento, cal, resíduo e argamassa produzida. Tabela I: Propriedades características obtidas nas análises do cimento, cal, resíduo e argamassa produzida Característica Cimento Cal Resíduo Massas produzidas Tipo CP II-F-32 CH III Piso esmaltado Cimento-cal-resíduo Finura (%) 3 13 x x Massa unitária (g/cm 3 ) 1,15 0,70 1,40 x Distribuição granulométrica 97%< #200 87%< #200 Similar à Areia média + finos x Densidade de massa (g/cm 3 ) X X X 2,0 O resíduo industrial foi classificado, como tendo a distribuição granulométrica similar a areia média, quando retirados os fragmentos finos, (diâmetro médio menor que 0,15 mm). Entretanto, a análise desses finos mostrou que não são similares ao silte ou argilas em termos de granulometria, estando as dimensões médias concentradas perto da faixa de 0,15 mm. A Tabela II e a Figura 2 mostram os valores da resistência à compressão determinados em várias idades, para as argamassas. Os valores de resistência mecânica em compressão obtidos para a argamassa confeccionada com o uso do resíduo industrial, superam aqueles obtidos com a argamassa obtida no canteiro de obra. Os fatores determinantes para essa ocorrência podem ser, em conjunto, a diferença no teor de água utilizado na confecção das argamassas (mesmo estando na consistência padrão, ocorre 813

pequena diferença entre os teores), a natureza dos agregados utilizados e a presença de finos no resíduo industrial. A somatória dessas influencias pode ter resultado na melhor resistência mecânica da argamassa desenvolvida com o resíduo. A classificação granulométrica, utilizada para caracterizar os materiais utilizados, não é de utilidade quando queremos comparar ou prever o comportamento de argamassas. Uma visão da possibilidade de comportamento é a utilização do modelo de máximo empacotamento de Andreassen [19] (Equação 1), com os quais podemos ter noção sobre a fluidez das argamassas preparadas. P %<D = ( D/D max) q (1) onde P %<D é a porcentagem acumulada em volume menor do que um certo diâmetro equivalente D, Dmáx é o máximo diâmetro disponível no agregado e q é o módulo da distribuição. Utilizando esses critérios [19], as granulometrias resultantes para cada uma das composições, estão expressas na Figura 3. As curvas representadas por q=0,20 e q=0,40 na Figura 3 representam os limites dentro dos quais a fluidez das argamassas estaria otimizada. A curvas das composições referentes às argamassas produzidas com o resíduo industrial se encontram nesta faixa, indicando que a fluidez esperada para essas argamassas pode ser melhor que a fluidez da outra composição, o que pode representar acréscimo de resistência pelo melhor empacotamento dos gr ãos. Tabela II- Resistência à compressão (MPa) para várias idades, determinadas para as composições estudadas. Resistência à Compressão (MPa) COMPOSIÇÃO Idades (dias) 7 14 28 63 91 C1 0,92 1,55 1,24 1,17 1,35 C2 1,05 1,44 1,84 C3 1,97 2,63 3,10 C4 2,76 2,54 3,10 3,14 C5 5,14 6,90 8,69 RC (MPa) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1,97 2,76 5,14 0,92 1,05 1,55 Resistência à Compressão x Idade 2,63 1,44 2,54 6,90 3,10 3,10 1,84 8,69 3,14 1,24 1,17 1,35 7 14 28 63 91 C1 C2 C3 C4 C5 t (dias) Figura 2- Resistência à compressão em várias idades, das argamassas C1 (obra) e C2 a C5 (confeccionadas com o uso de resíduo industrial). 814

A natureza do agregado influenciou significativamente, como pode ser visto comparando as composições C1 (obra -areias) e C5 (mesma proporção volumétrica de C1). Também, nas composições de C2 a C5 é visível a influência da composição na resistência mecânica, para todas as idades. Os valores de resistência mecânica em compressão obtidos para a argamassa confeccionada com o uso do resíduo industrial, superam aqueles obtidos com a argamassa obtida no canteiro de obra, mas os fatores determinantes para ocorrência dessa diferença podem ser a pequena variação no teor de água utilizado na confecção das argamassas, na consistência padrão, as diferenças de fluidez, a natureza dos agregados utilizados e a influência do fator de forma do resíduo. 100 % Acumulada < D 10 R A q=0,39 até #0,15mm q=0,20 q=0,40 1 0,01 0,1 1 Tamanho de Partícula D (mm) Figura 3 Distribuição Granulométrica das composições C1 (curva A) e C2 a C5 (curva R) utilizando o critério de Andreasen [19]. CONCLUSÕES Foi possível preparar argamassa utilizando resíduos industriais da indústria de pisos cerâmicos esmaltados como agregados, com valores de resistência mecânica em compressão normalmente mais elevados do que os encontrados em argamassas convencionais, que utilizam areia como agregado. A facilidade de execução para obtenção da argamassa, as propriedades desenvolvidas, a disponibilidade dos resíduos e os ganhos em custos (pela redução de resíduos e do aterro sanitário), além do gerenciamento ambiental, indicam a viabilidade do processo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ANFACER - Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmica para Revestimento - Desempenho. Disponível em http://www.anfacer.org.br, acesso em 20/03/2002. [2] GASPAR JÚNIOR, L.A. et all. Panorama atual do pólo cerâmico de Santa Gertrudes em função de novos estudos mineralógicos e texturais da matéria-prima utilizada na indústria de revestimentos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 41.,1997, São Paulo, SP. Anais...São Paulo: ABC, 1997. p.696-699. [3] SILVA Jr., J. E. S.; BALDO, J. B.; MARTINS, C. A. Desenvolvimento de Argamassas de Revestimento Utilizando Resíduos da Indústria de Cerâmica Vermelha. In: CIC ASSER, VI.,2001, São Carlos, SP. Anais...São Carlos: ASSER, 2001. p. 380. [4] SILVA Jr., J. E. S.; BALDO, J. B.;. MARTINS, C. A.; SORDI, V. L. Reciclagem de Cerâmica Vermelha para uso na Indústria da Construção Civil. In: CIC UFSCar, IX.,2001, São Carlos, SP. 815

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MASONRY MORTAR PRODUCED FROM RECYCLED GLAZED FLOOR TILES J. E. S. Silva Junior; G. H. Silva; R. A. Passos; J. S. Costa; J. B. Baldo; C. A. Martins. Rodovia Washington Luiz km 235 CEP 13565-905 São Carlos - SP cmartins@power.ufscar.br Universidade Federal de São Carlos Departamento de Engenharia de Materiais ABSTRACT In this study it was investigated the potential use of crushed and screened glazed floor tile scrap, as a substitute for river sand aggregate in regular cement, slaked lime, containing mortar, for either brick laying or wall mortar. A composition based on cement: slaked lime: glazed floor tile scrap aggregate under a ratio of 1:2:9 was compared to similar composition using river sand instead, one which was field produced while the other was laboratory made. The prepared mortar were evaluated using ABNT standards recomended for mortars.the results in all cases indicated good mechanical properties of the mortar containing recycled glazed floor tile scrap, indicating a promissing potential of use of the mentioned industrial waste, bringing additional envirommental benefits. Key-words: recycling, mortar, masonry. 817