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[15] MYHRE, B. e HUNDERE, A. M. The use of particle size distribution in development of refractorycastables. In Congresso ...
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reciclagem de cerâmica vermelha no desenvolvimento de argamassas

  1. 1. RECICLAGEM DE CERÂMICA VERMELHA NO DESENVOLVIMENTO DE ARGAMASSAS J. E. S. Silva Junior; G. H. Silva; R. A. Passos; V. L. Sordi; 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 cerâmica vermelha, nodesenvolvimento de argamassas para uso na indústria da construção civil. Foi dese nvolvida umaargamassa com composição volumétrica 1:2:x (cimento:cal:agregado), com x variando de 9 a 14, cujascaracterísticas em várias idades foram comparadas com uma argamassa obtida no canteiro de uma obra.A argamassa obtida na obra utiliza como agre gado a areia média, enquanto que na desenvolvida com areciclagem, foi utilizado o rejeito de cerâmica vermelha descartado no final do processo de produção,moído em granulometria apropriada para simular um tipo genérico de areia. Diferentes técnicas depreparação da argamassa desenvolvida resultaram também em resistência mecânica diferenciada.Foram utilizadas normas da ABNT para a caracterização e comparações de resultados, que em algunscasos da argamassa desenvolvida, resultaram em valores superiores aos encontrados nas argamassasconvencionais. Além de mecanismos possíveis de reações envolvidas, concluiu-se que a argamassadesenvolvida pode ser utilizada em substituição às argamassas convencionais, com benefícios de custoe ambientais.Palavras-Chaves: reciclagem, argamassas, cerâmica vermelhaINTRODUÇÃO A indústria de Cerâmica Vermelha movimenta cerca de 60 milhões de toneladas de matéria primapor 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). Aperda média de 3 a 5% durante o ciclo de produção é aceitável pelas indústrias, podendo gerar de 1,6 a2,7 milhões de toneladas de resíduo por ano, constituido de produtos que foram descartados por conteralgum tipo de defeito, como trincas, empenamento, baixa resistência, deformações, ou qualquer outroque impeça o uso dentro dos padrões exigidos pela normalização vigente. [2] A reciclagem de resíduos industriais na indústria da construção civil é uma opção viável poisesse segmento consome grandes volumes de matérias primas e está distribuída em todas as regiões dopaís. Os benefícios gerais da reciclagem já foram muito discutidos, como a preservação e o [3]prolongamento da vida útil de recursos naturais, e a lei 9605 de 12/02/98 referente à ISO 14000contempla esses aspectos, pois determina que as empresas geradoras de resíduos devem buscaralternativas de controle da poluição ambiental. A produção de Cerâmica Verm elha está concentrada em pólos cerâmicos, o que significa que os [4]resíduos gerados também estarão. Dados sobre os nove pólos cerâmicos do Estado de São Paulorelatam a produção mensal superior a 125 milhões de peças, o que pode representar cerca de 75milhões de peças descartadas por ano (na perda média de 5%). Isso significa que 150 mil toneladas deresíduo 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 tuboscerâmicos. 1179
  2. 2. Um fator relevante a ser considerado na disposição de resíduos sólidos é justamente o meio quepropiciam para a proliferação de insetos e animais nocivos, já que servem como abrigo conveniente paratal. Também, o volume de resíduos sólidos, quando dispostos em aterro sanitário, envolve custosconsideráveis para essa disposição, que nem sempre são incluídos nos benefícios econômicos dareciclagem. Um tipo de resíduo extensamente estudado é o entulho proveniente de demolições e perdasem obras de construção civil, cuja reciclagem tem sido estudada por grupos de pesquisa já [5] [6]estabelecidos . Propriedades típicas têm sido comentadas, como atividade pozolânica . Entretanto,devido às variações das quantidades relativas de Cerâmica Vermelha e as diferentes granulometrias nosdiversos modos de preparação, o aproveitamento dessas propriedades fica dificultado, ou seja, o efeitoesperado pode variar muito. No caso dos resíduos gerados nas indústrias de Cerâmica Vermelha, não foram realizados estudosrelativos à caracterização e reciclagem desses materiais logo após a sua geração. Existem aspectos decontrole de qualidade durante cada ciclo de produção, e mesmo de reciclagem, que as indústrias podemaplicar visando reduzir o volume de rejeitos, mas essa prática ainda não tem sido extensamenteobservada. Em relação a esse material descartado disponível, alguns aspectos podem contextualizar oproblema, já que não existem sistemas para recuperação desses resíduos nem qualquer controle sobre asua disposição.1- Se não ocorre a disposição adequada dos resíduos gerados nas empresas da região, existe oproblema ambiental. Ainda que a NBR 10.004 classifique materiais desse tipo como inertes, não existemestudos 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 futurade 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 GerenciamentoAmbiental e proteção ao meio ambiente;4- Para cada metro cúbico de material reciclado, um metro cúbico de material não estará ocupando localem aterro sanitário, além de que um metro cúbico de material deixará de ser extraído do meio ambiente,no caso, areias; [7 -10] Estudos com agregados reciclados já foram desenvolvidos com sucesso , e apesar da naturezadiferente do agregado a ser utilizado, as propriedades e desempenho das argamassas constituídas nãodevem diferir significativamente das argamassas convencionais, como observado em outros casos. Apossibilidade de uso como agregado artificial em argamassas para uso na indústria da construção civil,através da preparação granulométrica adequada, pode ser um método eficiente para reduzir o volumedisposto no meio ambiente, e contribuir para que agregados naturais não sejam retirados através demineração. A redução de custos de componentes contendo o agregado obtido dos descartes também épossível, influenciando toda a cadeia da indústria da construção civil. A caracterização dos resíduosindustriais desse importante setor, e a metodologia para a obtenção de produtos incorporando osresíduos preparados, ainda não foi efetivada de modo a po der estabelecer as possibilidades dereciclagem. No presente estudo, os resíduos serão preliminarmente avaliados em termos dapossibilidade de reciclagem para obtenção de argamassas de revestimento e de assentamento, utilizadasna indústria da construção civil.MATERIAIS E MÉTODOSCOMPOSIÇÕES 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 proporção1:2:9 e C5, também na proporção 1:2:9, mas preparada de maneira diferenciada das demais. Acomposição da argamassa obtida no canteiro de obra é constituída de cimento:cal:areia de rio naproporção 1:2:9, e foi denominada C1. 1180
  3. 3. CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS(Os subtítulos devem ser iniciados em letrasmaiúsculas a 1,00 cm da margem esquerda, não usar negrito) [11] O cimento e a cal foram caracterizados através do ensaio de finura , e foi determinada a massa [12]unitária para cada um , incluindo a do resíduo. O resíduo utilizado é proveniente da moagem de peçasde Cerâmica Vermelha, descartadas no processo de produção após a queima, de indústrias fabricantesde tijolos maciços e telhas, da região de Barra Bonita/SP. As peças foram inicialmente fragmentadas com o uso de um britador de mandíbulas, eposteriormente moídas por moinho de martelos. O material obtido foi separado em fraçõesgranulométricas de interesse. Para a preparação da argamassa, foi utilizado o material que passouintegralmente pela peneira de abertura nominal da malha de 4,8 mm. O resíduo industrial utilizado napreparação da composição foi classificado de acordo com a distribuição granulométrica, conforme a [13]normalização da ABNT . PREPARAÇÃO DA ARGAMASSA(Os subtítulos devem ser iniciados em letrasmaiúsculas a 1,00 cm da margem esquerda, não usar negrito) A composição C1 foi obtida diretamente do canteiro de uma obra que estava sendo realizada nacidade de São Carlos, SP, e foi preparada utilizando os métodos tradicionais de preparo de grandesquantidades em obras, ou seja, com auxílio de uma betoneira. As composições C2, C3 e C4 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 omisturador em funcionamento. O teor de água na composição corresponde à consistência padrão,utilizada na caracterização de argamassas para revestimento. A composição C5 foi preparada em duasetapas, sendo que na primeira, a cal e o resíduo e água foram homogenizados e reagidos ao ar durante36 horas, para em seguida ser adicionado o cimento e a água restante para obter a consistência padrão.A cura dos corpos de prova da composição C5 foi realizada a úmido, enquanto que os demais foramcurados ao ar.CORPOS DE PROVA Foram confeccionados corpos de prova para cada uma das argamassas, no formato cilíndrico, de [14]acordo com a normalização da ABNT . Os corpos de prova da maioria das composições foramsubmetidos ao ensaio para verificação da resistência à compressão, após as idades de 7, 14, 28, 63 e 91 [14]dias, cura ao ar, conforme a ABNT .RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela I mostra as propriedades características obtidas nas análises do cimento, cal, resíduo eargamassa produzida. A Figura 1 mostra os corpos de prova após cura e após capeamento. A Tabela II ea Figura 2 mostram os valores da resistência à compressão determinados em várias idades, para asargamassas. 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 análisedesses finos mostrou que não são similares ao silte ou argilas em termos de granulometria, estando asdimensões médias concentradas perto da faixa de 0,15 mm. Os valores de resistência mecânica em compressão obtidos para a argamassa confeccionada como uso do resíduo industrial, superam aqueles obtidos com a argamassa obtida no canteiro de obra. Osfatores determinantes para essa ocorrência podem ser, em conjunto, a diferença no teor de águautilizado na confecção das argamassas (mesmo estando na consistência padrão, ocorre pequenadiferença entre os teores), a natureza dos agregados utilizados e a presença de finos no resíduoindustrial. A somatória dessas influencias pode ter resultado na melhor resistência mecânica daargamassa desenvolvida com o resíduo. Uma visão da influência da granulometria na fluidez da [15]argamassa pode ser estimada pela análise utilizando o critério de Andreassem . 1181
  4. 4. Tabela I: Prop riedades características obtidas nas análises do cimento, cal, resíduo e argamassaproduzida Característica Cimento Cal Resíduo Massas produzidas Tipo CP II - F-32 CH III Cerâmica Vermelha Cimento-cal -resíduo Finura (%) 3 13 x X Massa unitária (g/cm 3) 1,15 0,70 1,15 X Distribuição granulométrica 97%< #200 87%< #200 Similar à Areia média + finos X Densidade de massa (g/cm 3) X X X 1,95 A classificação granulométrica, utilizada para caracterizar os materiais utilizados, não é de utilidadequando querem os comparar ou prever o comportamento de argamassas. Uma visão da possibilidade de [15]comportamento é a utilização do modelo de máximo empacotamento de Andreassen (Equação 1), comos quais podemos ter noção sobre a fluidez das argamassas preparadas. q P %<D = ( D/Dmax) (1) Figura 1- Na figura à esquerda, corpos de prova após cura, estocados. Na figura à direita, capeado,pronto para a determinação da resistência à compressão. Tabela II- Resistência à compressão (MPa) para várias idades, determinadas para as composiçõesestudadas. Resistência à Compressão (MPa) COMPOSIÇÃO Idades (dias) 7 14 28 63 91 C1 0,92 1,55 1,24 1,17 1,35 C2 1,90 2,73 2,28 C3 2,35 2,82 2,55 C4 3,18 3,92 4,37 C5 1,35 3,10 3,88 4,71 5,05 1182
  5. 5. Resistência à Compressão x Idade 6 C1 5 C2 4 RC (MPa) C3 3 C4 C5 2 1 0 7 14 28 63 91 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).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 [15]critérios , 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 afluidez das argamassas estaria otimizada. A curva da composição C2 referente à argamassa produzida com o resíduo industrial se encontranesta faixa, indicando que a fluidez esperada para essa argamassa pode ser melhor que a fluidez daoutra composição. 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) [15]utilizando o critério de Andreasen . A natureza do agregado influenciou significativamente, como pode ser visto comparando ascomposições C1 (obra -areias) e C2 a C4 (laboratório-resíduo). Também, nas composições de C2 a C4 évisível a influência da composição na resistência mecânica, para todas as idades. Na composição C5, oefeito do pré- preparo da mistura, e da cura a úmido, também levam a resistências superiores, em todasas idades. Os valores de resistência mecânica em compressão obtidos para a argamassa confeccionadacom o uso do resíduo industrial, superam aqueles obtidos com a argamassa obtida no canteiro de obra, 1183
  6. 6. mas os fatores determinantes para ocorrência dessa diferença podem ser a pequena variação no teor deágua utilizado na confecção das argamassas, na consistência padrão, as diferenças de fluidez, anatureza dos agregados utilizados e a influência do fator de forma do resíduo.CONCLUSÕES Foi possível preparar argamassa utilizando resíduos industriais da indústria de Cerâmica Vermelhacomo agregados, com valores de resistência mecânica em compressão normalmente mais elevados doque os encontrados em argamassas convencionais, que utilizam areia como agregado. Em alguns modosparticulares de preparação, a resistência mecânica das argamassas confeccionadas com o resíduoindustrial como agregado superou em muito o valor da resistência mecânica das argamassas preparadasem canteiro de obra. A facilidade de execução para obtenção da argamassa, as propriedadesdesenvolvidas, a disponibilidade dos resíduos e os ganhos em custos (pela redução de resíduos e doaterro sanitário), além do gerenciamento ambiental, indicam a viabilidade do processo.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 Reutilizaçãode 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 derevestimento 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 SãoPaulo: Aspectos Geológicos e Econômicos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 38., 1994,Blumenau. Anais...Curitiba: ABC, 1994. p.378-383.[5] RECICLAR PARA CONSTRUIR. Disponível em <http://www.reciclagem.pcc.usp.br> Acesso em20/12/2000.[6] FERREIRA, H. C. et al. Avaliação da atividade pozolânica de resíduos cerâmicos na construção civil.In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 43., 1999, Florianópolis. Anais...Florianópolis: ABC,1999, trab. 003.[7] MARTINS, C. A.; SORDI, V. L.; SILVA, A. D.; SANTOS, J. L. Reciclagem de Rejeitos de CerâmicaVermelha para Produção de Argamassas. In: CIC ASSER, IV.,1999, São Carlos, SP. Anais...São Carlos:ASSER, 1999. p. 149.[8] SILVA Jr., J. E. S.; BALDO, J. B.; MARTINS, C. A. Desenvolvimento de Argamassas de RevestimentoUtilizando Resíduos da Indústria de Cerâmica Vermelha. In: CIC ASSER, VI.,2001, São Carlos, SP.Anais...São Carlos: ASSER, 2001. p. 380.[9] SILVA Jr., J. E. S.; BALDO, J. B.;. MARTINS, C. A.; SORDI, V. L. Reciclagem de Cerâmica Vermelhapara uso na Indústria da Construção Civil. In: CIC UFSCar, IX.,2001, São Carlos, SP. Anais...São Carlos:UFSCar, 2001. Trab. 356, 1 CD.[10] SILVA Jr., J. E. S.; BALDO, J. B., MARTINS, C. A. Desenvolvimento de argamassas pararevestimento utilizando resíduos industriais –In: 46 CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 2002,São Paulo-SP. Anais do 46 Congresso Brasileiro de Cerâmica. São Paulo-SP: Tecart Editora Ltda, 2002.p. 1032-1044. [11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1985). NBR.9289 Cal hidratada paraargamassas- Determinação da Finura – Método de Ensaio- Rio de Janeiro- ABNT.[12] ASSOCIA ÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1987). NBR.7251 Agregado no estado solto-Determinação da massa unitária- Rio de Janeiro - ABNT.[13] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1987). NBR.7217 Agregados - Determinaçãoda composição granulométrica - Rio de Janeiro- ABNT.[14] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1994). NBR.13279 Argamassa paraassentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos- Determinação da resistência à compressão- Rio de Janeiro - ABNT. 1184
  7. 7. [15] MYHRE, B. e HUNDERE, A. M. The use of particle size distribution in development of refractorycastables. In Congresso da ALAFAR, XXV, 1996, San Carlos de Bariloche, Argentina. ElkemRefractories, 1996.RECYCLING OF COMMINUTED RED ROOF TILES AND BRICKS INDUSTRY SCRAP AS FINE AGGREGATES IN MASONRY MORTAR J. E. S. Silva Junior; G. H. Silva; R. A. Passos; V. L. Sordi; 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 Eng enharia de Materiais ABSTRACT In this study it was investigated the potential use of crushed and screened red roof tiles and brickceramics scrap, as a substitute for river sand aggregate in regular cement, lime, containing mortar, foreither brick laying or wall mortar. A composition based on cement: slaked lime: red roof tiles and brickscrap aggregate under a ratio of 1:2:9 was compared to a similar composition using river sand instead,one which was field produced while the other was laboratory made. The prepared mortar were evaluatedusing ABNT standards recomended for mortars. The results in all cases indicated good mechanicalproperties of the mortar containing recycled red roof tiles and brick scrap, indicating a promissing potentialof use of the mentioned industrial waste, bringing additional envirommental benefits.Key-words: recycling, mortar, masonry. 1185

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