Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro Reciclagem não convencional de RCD Joana Gonçalves Rapazote Torre de Moncorvo, 25 de Julho de 2008
Apresentação Conceitos Legislação e normas aplicáveis Oportunidades e limitações Aplicação da técnica t de Activação Alcalina Descrição e resultados
Conceitos RCD - Resíduos provenientes de obras de construção, reconstrução, ampliação, alteração, conservação e demolição e da derrocada de edificações. Reciclagem - Processo de transformação de um resíduo para que este seja passível de ser incorporado como matéria prima na mesma actividade em que foi gerado ou noutra. Activação alcalina ou geopolimerização ão - Reacção química de hidratação que se processa entre os vários óxidos presentes nos alumino-silicatos (que são os constituintes maioritários dos RCD) em ambiente fortemente alcalino, dando lugar a uma matriz cimentícea onde o ligante reage quimicamente com os agregados, conduzindo à formação de materiais dotados de elevada inércia química e excelente comportamento mecânico.
Porquê Reciclagem não convencional?? RCD são encarados como matéria prima Utilização de uma técnica t alternativa não aplicada a estes materiais até à data Fabrico de um material nobre de construção exclusivamente a partir de resíduos
de RCD a material de construção
Legislação aplicável aos resíduos DL178/2006 de 5 de Setembro - Regime Jurídico de gestão de resíduos DL 46/2008 de 12 de Março - Regime Jurídico de gestão de RCD Portaria 209/04 de 3 de Março - Classificação pela Lista Europeia de Resíduos - LER - Características de perigo atribuíveis aos resíduos - Operações de valorização e de eliminação de resíduos Portaria 417/2008 de 11 de Junho - Transporte de RCD - guias de acompanhamento
Normas aplicáveis à reciclagem Especificações técnicas t do LNEC: Agregados reciclados grossos em betões de ligantes hidráulicos - E471/2006 Agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos - E473/2006 Aterro e camada de leito de infra-estruturas de transporte E474/2006 Misturas betuminosas a quente em central - E472/2006
Limitações à gestão de RCD Falta de informação sobre RCD Caracterização Quantificação Circuito percorrido pelos resíduos Falta de uma cultura económica na abordagem aos resíduos Resistência a produtos reciclados
Limitações técnicast Em betões com função estrutural, a utilização de agregados reciclados de betão ( ) foi também objecto de algumas limitações ões, nomeadamente no que se refere à sua proporção no conjunto dos agregados in Especificação técnica t E471/2006 - Agregados reciclados grossos em betões de ligantes hidráulicos
Limitações técnicast A A utilização dos resíduos de construção e demolição como materiais para aterro e camadas de leito não deverá ser permitida em zonas onde não seja possível evitar o contacto directo com as águas subterrâneas e na realização de sistemas drenantes, e deverá efectuar-se fora das zonas frequentemente inundadas. in Especificação técnica t E474/2006 - Aterro e camada de leito de infra-estruturas de transporte
Oportunidades Consciência ambiental crescente Compromissos políticos de ordem ambiental Legislação específica emergente De natureza económica ao considerar os resíduos como recursos potenciais a explorar Potencial intrínseco nseco dos próprios prios RCD
Oportunidades Plano de Prevenção de Gestão (na obra) (ao abrigo do nº n 6 do artigo 10º do Decreto-Lei n.º 46/2008) Incumbe ao empreiteiro ou ao concessionário a sua execução assegurando: - A promoção da reutilização de materiais e a incorporação de reciclados de RCD na obra; - A existência na obra de um sistema de acondicionamento adequado que permita a gestão selectiva dos RCD; - A aplicação em obra de uma metodologia de triagem de RCD ou o seu encaminhamento para operador de gestão licenciado nos casos em que tal não seja possível; - Que os RCD são mantidos em obra o mínimo m tempo possível. Fonte: Agencia Portuguesa do Ambiente
O que os PPG podem evitar! Contaminação dos resíduos Abandono e deposição ilegal Não háh dados disponíveis Deposição em aterro Destino de 70 a 90% do volume RCD (segundo dados do projecto REAGIR) Deposição indiferenciada e ilegal www.maringa.pr.gov.br/.../gd_220107entulho1.jpg Abandono de RCD em local inapropriado www.miltonjung.globolog.com.br/entulho.jpg Eliminação por deposição em aterro
Oportunidades Novas orientações de utilização dos RCD que permitam um leque de aplicações mais exigentes e mais alargadas. A Activação Alcalina poderá ser uma solução desde que sejam efectuadas as formulações e os ensaios de durabilidade adequados à validação dos materiais produzidos.
Activação alcalina Selecção e classificação dos resíduos Caracterização dos materiais Preparação dos materiais Fabrico dos provetes Processo de cura Comportamento mecânico Ensaios de durabilidade
Classificação dos RCD utilizados BET CER MIX Código LER Descrição dos resíduos estudados 17 00 00 Resíduos provenientes da actividade da construção civil 17 01 Betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos 17 01 01 Betão 17 01 02 Tijolos 17 01 03 Ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos. 17 01 06(*) Misturas ou fracções separadas de betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos contendo substâncias perigosas. 17 01 07 Misturas de betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos não abrangidas em 17 01 06.
Caracterização dos materiais Técnicas físicas f e químicas Distribuição granulométrica das partículas Análise química elementar Microscopia BSE/SEM FTIR DRX Preparação de amostras para Difracção de RX
Preparação dos materiais (RCD) Ligante/Adições Britagem Moagem Calcinação 750ºC (s Moagem com homogeneização BET e/ou CER (<250µm) (só BET) Agregado Britagem Trituração Peneiração BET e/ou CER (<4,75mm) Activador alcalino Silicato sódico s + hidróxido de sódios Fase líquidal
Caracterização dos materiais Quantificação de óxidos - EDAX ZAF A optimização dos resultados passa pela presença a equilibrada e proporcional de determinados óxidos (que sós por mero acaso é que os RCD os poderiam ter). Elementos (%) Na 2 O MgO SO 3 CER Brut 0.96 0.99 SUTW-Sapphire 0 CER 750 1.09 1.09 0.36 Bet Brut Al 2 O 3 22.66 22.10 5.29 6.19 SiO 2 63.77 64.20 44.16 25.07 P 2 O 5 0 0.49 0 0 0 0.86 0.94 BET 750 0.53 1.42 2.66 Os rácios r importantes são entre os óxidos de silício, de alumínio e de sódio. s K 2 O CaO TiO 2 Fe 2 O 3 2.70 4.25 0.71 3.96 2.80 3.62 0.75 3.50 0.80 46.80 0 1.15 1.10 61.14 0 1.89 Total 100 100 100 100
Preparação dos materiais Adições: Optimizar os rácios r de óxidos para activação alcalina Óxidos: Na 2 O SiO 2 Al 2 O 3 Adições: Carbonato de sódio Vidro Lamas de ETA 4,86 < SiO2 / Al2O3 < 5,9 0,31 < Na2O / SiO2 < 0,41 1,5 < Na2O / Al2O3 < 2,42 Nota: Para fazer a correcção química dos óxidos recorre-se a resíduos
Fabrico dos Provetes Mistura do ligante com o activador alcalino e incorporação dos agregados Moldagem faseada das pastas aos moldes de 4x4x16 cm 3 Vibração dos moldes para expulsão do ar Cobertura com película de polietileno para evitar evaporação da água superficial e fenómenos de retracção
Curas testadas Cura dos provetes (com base nos conhecimentos anteriores desenvolvidos na UTAD) 7 dias a temperatura ambiente 48 horas a 65ºC a 98% Humidade Relativa 7dTA vs 48h65ºC
Provetes após s corte CER BET
Ensaios de durabilidade Absorção por Imersão Absorção por Capilaridade Imersão em ácidos - Nítrico - Sulfúrico - Clorídrico Desgaste de Los Angeles Choque térmico t Gelo Degelo Altas temperaturas Retracção
Ensaios de durabilidade (Ex.) CER após Imersão BET após Imersão
Resultados mecânicos CER - Referência - 15m Provetes Massa (g) Flexão (MPa) Compressão (MPa) 1 539,60 6,536 44,69 44,40 2 539,14 6,860 44,41 43,64 3 538,42 6,841 42,83 42,78 Média 539,05 6,746 43,79
Resultados mecânicos BET - Referência - 12,5m Provetes Massa (g) Flexão (MPa) Compressão (MPa) 1 566,31 3,849 20,11 20,36 2 575,20 4,093 20,95 20,73 3 562,04 4,362 20,36 21,00 Média 567,85 4,101 20,59
Resultados de Durabilidade (Ex.) Provetes CER 1 Absorção por Imersão - Norma 394 de 1993 Massa (g) inicial 538,63 final 470,20 Flexão (MPa) 5,107 Compressão (MPa) 40,46 40,40 CER 2 542,44 474,00 5,096 40,23 40,35 CER 3 536,50 468,57 5,395 41,26 41,17 CER 539,19 470,92 5,199 40,65 BET 1 562,44 490,27 2,354 28,41 28,22 BET 2 568,40 495,63 2,797 29,58 30,38 BET 3 567,13 494,3 2,417 29,78 30,54 BET 565,99 493,4 2,523 29,49
Resultados BET e CER Comportamento mecânico - Compressão (MPa) 60 50 48,98 50,93 Flexão (MPa) 40 30 20 20,59 29,49 17,29 43,79 40,65 10 0 Referência Imersão Ác. Sulfúrico Referência Imersão Ác. Sulfúrico Enterrados BET 12,5 CER 15
Resultados 8 7 BET e CER Comportamento mecânico - Flexão (MPa) 6,746 7,461 Flexão (MPa) 6 5 4 3 4,101 2,523 5,199 5,618 2 1,617 1 0 Referência Imersão Ác. Sulfúrico Referência Imersão Ác. Sulfúrico Enterrados BET 12,5 CER 15
Conclusão Grande estabilidade química Desempenho mecânico equiparável a betões correntes Melhores resultados mecânicos que betões com agregados reciclados Zero cimento < Emissões de CO 2 Valia económica para os resíduos
Conclusão Trabalhabilidade Desempenho mecânico Durabilidade Material de construção viável vel
Conclusão Reciclagem RCD: Redução de custos de produção Atenua impactes ambientais do sector Sustentabilidade Preparação dos materiais Determinação das composições Condições de cura Todo o processo é decisivo pequenas alterações introduzidas conduzem a resultados muito diversos
O que diz a bibliografia* * Duxson 2007 e Komnitsas 2007 Especial ênfase ao potencial bastante promissor que a geopolimerização apresenta no sector da construção http://web.mit.edu/under%20construction.bmp uma solução amiga do ambiente, para fazer face a problemas deste sector e da indústria em geral
Agradecimentos À CNE - Cimentos Nacionais e Estrangeiros SA, pelo apoio dado ao projecto de investigação subjacente ao presente trabalho, consubstanciado num financiamento à Fundação Rei Dom Dinis (UTAD).