1 ANÁLISE DA POSSIBILIDADE DE ADIÇÃO DE RESÍDUO PROVENIENTE DO CORTE E POLIMENTO DE ROCHAS BASÁLTICAS EM BLOCOS DE CERÂMICA VERMELHA M. F. Floss 1, L. M. Pandolfo 2, C. S. Pérez 3, L. A. Thomé 1 BR-285 Campus I Bairro São José CEP 99001-970 Passo Fundo/RS mfloss@pop.com.br Universidade de Passo Fundo - UPF 1 Laboratório de Mecânica dos Solos 2 Laboratório de Materiais de Construção 3 Departamento de Física RESUMO No processo de transformação da rocha para a construção civil são produzidos resíduos, que se originam do corte e polimento de rochas. Na região norte do RS, existem muitas empresas produtoras deste resíduo e todo este material é depositado na natureza sem controle, acarretando despesas de armazenamento e poluição ambiental. Uma das alternativas que existe é buscar a utilização deste resíduo na engenharia civil. Neste trabalho, buscouse investigar a possibilidade de usa-los na produção de blocos cerâmicos vermelhos. O resíduo juntamente com a argila foram misturados nas proporções de 0, 25, 50, 75, 100% de resíduo, a fim de estabelecer uma dosagem ideal que atenda aos parâmetros no uso de blocos cerâmicos vermelho para a construção civil. Através da análise dos resultados obtidos, podemos concluir que é possível produzir blocos cerâmicos com adição de resíduo TEAR, desde que o teor de resíduo não ultrapasse de 50% na mistura. Palavras-chave: Cerâmica Vermelha, Resíduo Industrial, Rocha Basáltica INTRODUÇÃO A necessidade de utilização dos resíduos industriais como forma de evitar impactos ambientais, torna nos dias atuais tão importante quanto a busca de novas tecnologias. No processo de transformação das rochas basálticas para a construção civil são produzidos resíduos, os quais são obtidos de diferentes modos de corte e polimento das mesmas. Atualmente todo este material é depositado na natureza sem controle, acarretando despesas de armazenamento e poluição ambiental. Uma das alternativas que existe é buscar a utilização deste resíduo na engenharia civil. Segundo Campos e Almeida (apud ALMEIDA e CHAVES, 2002) (1), resíduos industriais produzidos pelo corte e polimento de rochas já são utilizados na fabricação de prémoldados, no município de Santo Antônio de Pádua. Conforme Gonçalves (2000) (2), foi também realizada a viabilidade técnica do uso de resíduo do corte
2 de rochas em concretos, com adição em teores de 10% e 20% em relação à massa de cimento. Neste trabalho, investigou-se a possibilidade de usar os resíduos industriais na produção de materiais cerâmicos vermelhos. O objetivo geral deste trabalho foi buscar soluções para a utilização de resíduos gerados pelo beneficiamento de rochas basálticas e sua possível implantação na construção civil. MATERIAL EM ESTUDO No desenvolvimento do trabalho foram utilizados o resíduo industrial e solo argiloso. Resíduo Industrial O resíduo é oriundo de uma empresa beneficiadora de rochas basálticas, situada na cidade de Parai/RS, denominado de Resíduo TEAR. A caracterização do mesmo apresentou um teor elevado de areia fina, resultando a granulometria em 13,6% de areia média, 41,8% de areia fina, 18,6% de silte e 26,0% de argila, conforme pode ser observado na Figura 1. Os Limites de Consistência não puderam ser verificados devido ao comportamento do material, que foi considerado como não plástico (NP). O Peso Específico Real do material atingiu 31,5 kn/m³, esse valor expressivo ocorre devido o uso de limalhas de ferro no processo de polimento da rocha. Solo Argiloso Foi utilizado um solo argiloso adquirido próximo a empresa de beneficiamento de basalto, na Olaria São Francisco em Parai/RS. A granulometria do material resultou em 8,1% de Areia Média, 23,7% de Areia Fina, 37,5% de Silte e 30,6% de Argila, como pode ser observado na Figura 1. O Limite de Liquidez do material é 37% e de Plasticidade é 29% apresentado o Índice de Plasticidade de 8%. O Peso Específico Real encontrado do solo argiloso foi de 29,2 kn/m³. Distribuição Granulométrica 0 10 areia areia argila silte areia fina média g pedregulho Peneiras Número 200 10 60 10 4 100 90 Porcentagem Retida 20 30 40 50 60 70 80 80 70 60 50 40 30 20 Porcentagem Passada 90 10 100 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Diâmetro (mm) Argila São Francisco Resíduo TEAR Figura 1 Distribuição Granulométrica do Resíduo TEAR e do Solo Argiloso 0
3 METODOLOGIA A fim de estabelecer uma mistura ideal que atenda aos parâmetros no uso de blocos cerâmicos vermelho para a construção civil, foram confeccionados CP s com misturas de 0, 25, 50, 75 e 100% de resíduo. A seguir, serão descritos os métodos adotados para a realização do estudo. Foram realizados os ensaios de cada material e das misturas de resíduo com a argila, moldando corpos de prova através de prensagem e procedendo a etapa de queima dos mesmos. Por último foram realizados os ensaios referentes a resistência e absorção dos corpos de prova. Moldagem dos corpos de prova A moldagem dos corpos de prova foi realizada através do processo de prensagem. Foram prensados seis corpos de prova para cada temperatura, em um molde metálico, medindo 60 x 20 x 5mm, atuando uma pressão de 20 MPa, após foi identificado, pesado e medido para posterior secagem e realização de ensaios referentes à resistência, que seguem na Norma C-018, CIENTEC/95, (apud TAVARES, 2002) (2). Secagem Os corpos de prova prensados devem ser colocados em bandejas, forrados e cobertos com um pano úmido e colocados para secar em ambiente de laboratório, como mostra a Figura 2. Então, os CP s são levados à estufa a 40ºC por 6 horas, aumentando-se a temperatura para 50ºC por 1 hora, a 60ºC por mais 1 hora e a 70 ºC por 6 horas. Após aumenta-se para 105ºC, mantendo a essa temperatura por no mínimo 6 horas. Por fim, desliga-se a estufa e espera-se até que esfriem os corpos de prova, dentro da mesma. Figura 2 Secagem dos Corpos de Prova em ambiente de laboratório Queima Foram queimados seis corpos de prova para as temperaturas de 800ºC e 900ºC, em um forno Mufla. As queimas foram controladas, para que a temperatura não aumentasse muito rapidamente, a fim de se evitar fissuras. Da
4 mesma forma, o resfriamento foi realizado, desligando o forno e permanecendo os corpos de prova no interior do mesmo, até que se estabilizasse a temperatura em torno de 60 ºC. Ensaios cerâmicos Os ensaios referentes aos blocos cerâmicos que foram utilizados na pesquisa, são padronizados pela Fundação de Ciência e Tecnologia do Estado do Rio Grande do Sul (CIENTEC), e são citados a seguir: Determinação da umidade de conformação (C-020/95); Determinação da contração linear de secagem (C-021/95); Determinação da tensão de ruptura á flexão de secagem (C-025/95); Determinação de contração linear de queima (C-026/95); Determinação da tensão de ruptura à flexão após queima (C-027/95); Determinação da absorção de água após a queima (C-022/95); Determinação da porosidade aparente após a queima (C-023/95); Determinação da massa específica aparente após a queima (C-024/95); Determinação da perda ao fogo. Admitiu-se nessa metodologia apenas os resultados com Coeficiente de Variação (C.V.) abaixo de 20%, os resultados dos exemplares que extrapolaram esse valor foram excluídos, devendo restar no mínimo três corpos de prova para a análise. A tensão de ruptura à flexão foi determinada em um equipamento produzido pelo Núcleo da Mecânica da Universidade de Passo Fundo. Os CP s de cerâmica foram rompidos à flexão, como mostra a Figura 3. Figura 3 Detalhes da Ruptura à Flexão dos CP s
5 APRESENTAÇÃO E ANÀLISE DOS RESULTADOS Contração dos Corpos de Prova após Secagem à 105 C Na Tabela 1 apresenta-se os valores de limites de contração linear para os diferentes materiais cerâmicos. O caso de contração volumétrica, não é estabelecido limite de valor. Na Tabela 2, são apresentados os resultados de contração dos corpos de prova, onde pode-se verificar os valores do coeficiente de contração linear (Cls) e volumétrico (Cvs), após secagem à 105 C. Os valores de contração linear após secagem, foram muito pequenos, aproximadamente 0% (zero). Nos corpos de prova que continham um teor maior de resíduo, ocorreram valores negativos de contração, o que significa que ocorreu uma expansão dos materiais. Tabela 1 Valor Limite para Contração após Secagem à 105 C Produto Tijolo Maciço Blocos Vazados Telha Contração linear de secagem 6 % 6 % 6 % Cls (%) Fonte: Adaptado de TAVARES, I.S. - 2002. Tabela 2 Contração dos CP s após secagem à 105 C da Mistura TEAR / São Francisco, em % Cls Cvs Cls Cvs Cls Cvs Cls Cvs Cls Cvs Média -0,21 0,35 0,02-0,87 0,11 0,42 0,43 2,84 0,35 2,45 D. P. 0,11 2,17 0,04 0,60 0,05 0,39 0,08 1,59 0,10 1,69 C.V. -0,55 6,27 2,24-0,70 0,43 0,93 0,19 0,56 0,28 0,69 Contração dos Corpos de Prova após a Queima O valor limite de contração após a queima, está apresentado na Tabela 3. Tabela 3 Valor Limite para Contração após a Queima Produto Tijolo Maciço Blocos Vazados Telha Contração linear de queima 8 % 8 % 8 % Clq (%) Fonte: Adaptado de TAVARES, I.S. - 2002. Da mesma forma que a Contração após a secagem, os corpos de prova das misturas realizadas também se enquadram dentro do limite, tanto após queima à 800 C (Tabela 4), como a 900 C (Tabelas 5). Observa-se novamente a ocorrência de expansão nos CP s, variando entre 0,33% na mistura 50 R + 50 Arg e 1,30% com 100 R, no caso da queima à 800 C. Após a queima à 900 C, os valores de expansão variaram de 0,08% na mistura 25 R + 75 Arg à 1,94 na mistura 75 R + 25 Arg.
6 Tabela 4 Contração dos CP s após queima à 800 C da Mistura TEAR / São Francisco, em % Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Média -1,30-3,73-0,60-0,77-0,33-0,46-1,02-0,08 0,00 0,12 D. P. 1,29 4,54 0,27 0,63 1,64 0,31 0,89 0,11 0,00 0,14 C.V. -0,99-1,22-0,45-0,82-4,97-0,67-0,87-1,27 0,00 1,15 Tabela 5 Contração dos CP s após queima à 900 C da Mistura TEAR / São Francisco, em % Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Clq Cvq Média -1,86-4,78-1,94-3,77-0,61-1,23-0,08 0,11 0,19 0,71 D. P. 1,33 5,63 0,17 2,66 0,31 2,44 0,07 1,03 0,10 1,34 C.V. -0,71-1,18-0,09-0,70-0,51-1,98-0,89 9,13 0,49 1,90 Peso Específico dos Corpos de Prova Nas Tabelas 6 e 7 estão apresentados os resultados referentes ao peso específico aparente dos corpos de prova dos materiais puros e misturas entre a argila e o resíduo. Para os CP s queimados à 800 C, a faixa de variação deste parâmetro foi de 16,2 kn/m³ com 100% de Argila e 17,0 kn/m³ na mistura com 75% de Resíduo. Já para os CP s queimados à 900 C, os valores variaram entre 15,8 kn/m³ com 100% de Argila e 16,8 kn/m³ para a mistura com 75% de Resíduo. Tabela 6 Peso Específico dos CP s após queima à 800 C da Mistura TEAR / São Francisco, Peso Específico em kn/m³ Média 16,8 17,0 16,6 16,6 16,2 D. P. 0,04 0,03 0,02 0,02 0,02 C.V. 2,54 1,82 1,38 1,31 1,22
7 Tabela 7 Peso Específico dos CP s após queima à 900 C da Mistura TEAR / São Francisco, Peso Específico em kn/m³ Média 16,6 16,8 16,7 16,4 15,8 D. P. 0,06 0,05 0,04 0,02 0,01 C.V. 3,37 3,04 2,32 1,38 0,74 Resistência à Flexão A Tabela 8 mostra os valores mínimos de Tensão de Ruptura à Flexão dos Materiais Cerâmicos. Tabela 8 Valor Limite para Tensão de Ruptura após secagem a 105 C e queima Produto Tijolo Maciço Blocos Vazados Telha Tensão Mínima de Ruptura à 105 C Trs (MPa) 1,5 2,5 3,0 Tensão Mínima de Ruptura após Queima Trq (MPa) 2,0 5,5 6,5 Fonte: Adaptado de TAVARES, I.S. - 2002. Observando a Tabela 8 juntamente com as Tabelas 9 à 11, observa-se que para a Mistura TEAR / São Francisco. Pode-se obter uma mistura com valores aceitáveis para o Tijolo Maciço, a partir de 75 % de resíduo. Para esse teor de resíduo a resistência foi de 4,47 MPa após secagem, 3,31 MPa após queima à 800 C e 4,61 MPa após queima à 900 C. Para a confecção de Blocos Vazados ou Telha, pode-se produzir materiais de boa resistência a partir de 50 % de resíduo na mistura, desde que sejam queimados à 900 C, onde obteve-se CP s com resistência de 4,70 MPa após secagem e 6,83 MPa após queima à 900 C. Na Figura 4 pode-se verificar os valores finais de tensão de ruptura para os materiais nas diferentes misturas TEAR / São Francisco. Tabela 9 Resistência à Flexão dos CP s após secagem da Mistura TEAR / São Francisco, em MPa Média 2,98 4,47 4,70 6,56 11,88 D. P. 0,49 0,73 0,84 1,11 2,19 C.V. 16,53 16,30 17,96 16,89 18,41
8 Tabela 10 Resistência à Flexão dos CP s após a queima à 800 C da Mistura TEAR / São Francisco, em MPa Média 1,42 3,31 5,00 16,26 14,21 D. P. 0,27 0,51 0,45 3,25 2,32 C.V. 19,08 15,27 8,91 20,00 16,33 Tabela 11 Resistência à Flexão dos CP s após a queima à 900 C da Mistura TEAR / São Francisco, em MPa Média 2,41 4,61 6,83 16,69 24,97 D. P. 0,31 0,18 1,21 2,91 3,16 C.V. 12,72 3,99 17,71 17,43 12,67 Figura 4 Resistência à Flexão da Mistura TEAR / São Francisco
9 Absorção de Água O ensaio de Absorção de Água foi realizado apenas na mistura em que os valores de resistência à flexão atingiram o valor mínimo. Portanto, a mistura que se enquadrou dentro desse parâmetro foi a 50 R + 50 Arg, após queima de 900 C. Segundo a Norma NBR 7171 / 92 Blocos Cerâmicos para Alvenaria, os valores de absorção de água devem se enquadrar entre 8% e 25 %. No ensaio realizado, o valor obtido foi de 21,7%, se enquadrando dentro da faixa de valor., como mostra a Tabela 12. Tabela 12 Valores obtidos de Absorção de Água na mistura 50 R + 50 Arg após queima à 900, em % CONCLUSÕES 50 R+ 50 Arg Média 21,68 Desvio Padrão 0,47 C.V. 0,02 Através da análise dos resultados obtidos entre a mistura Resíduo TEAR e o solo argiloso de São Francisco, pode-se concluir que: Os valores de contração linear tanto após a secagem, como após a queima das misturas, bem como dos materiais puros, se encontram dentro do limite estabelecido por norma; É possível produzir blocos cerâmicos com adição de resíduo TEAR, desde que o teor de resíduo não ultrapasse de 50%; Para a produção de tijolos maciços, é possível com a adição máxima de 75% de resíduo; Os valores obtidos de absorção de água se enquadram dentro dos valores limites estabelecidos por norma para blocos cerâmicos. O uso de resíduos industriais poderá trazer ganhos expressivos para a construção civil de várias formas, como por exemplo, na redução de custos para as olarias, no que se refere à adição do resíduo na produção de blocos cerâmicos e telhas, e também na diminuição do risco ambiental que este material pode trazer, caso não seja destinado em local apropriado para a sua armazenagem. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 1 ALMEIDA, S.L.M de; CHAVES,A.P. Aproveitamento de Rejeito de Pedreiras de Santo Antônio de Pádua RJ. Série Rochas e Minerais Industriais. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2002. 2 GONÇALVES, J. P.Utilização do resíduo de corte de granito (RCG) como adição para a produção de concretos. 2000 Porto Alegre: PPGEC/UFRGS. Dissertação (Pós-graduação em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 2000.
10 3 TAVARES, I.S. Estudo das Matérias-Primas Utilizadas na Produção de Cerâmica Vermelha em Santa Maria-RS. 2002. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Área de Concentração em Construção Civil e Preservação Ambiental da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), Santa Maria, 2002. ANALYSIS OF THE POSSIBILITY OF ADDITION OF RESIDUE PROCEEDING FROM THE CUT AND BURNISHING OF BASALTIC ROCKS IN RED CERAMICS BLOCKS ABSTRACT By products are produced from rock transformation for civil construction.. They are originated from the cut and burnishing of rocks. Many companies are producing this residue in north of the RS and all this material is deposited in the nature without control, causing high costs of storage and environmental pollution. One of the alternatives that exist is looking for a way to use this residue in civil engineering. In this work the aim was to investigate the possibility of uses residues in the production of red ceramic blocks. In order to find an optimum dosage for use in red ceramic blocks for the civil construction, the residue with clay had been mixed in the follow ratios: 0%, 25%, 50%, 75% and 100%.. Through the analysis of results, can be concluded that it is possible to produce red ceramic blocks with use of 50% of residue addition in the mixture. Key-words : Red Ceramics, Industrial Residue, Basaltic Rock