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IX SIMPÓSIO DE ROCHAS ORNAMENTAIS DO NORDESTE

10 a 13 abril de 2016, João Pessoa - PB

CARACTERIZAÇÃO DE AGREGADOS MINERAIS PROVENIENTES DE

RESÍDUOS GROSSEIROS DE ROCHAS ORNAMENTAIS

Bruno Alves Carlete1, Hieres Vettorazzi da Silva2, Nuria Fernández Castro3

1 Graduando em Engenharia de Minas, IFES - Instituto Federal do Espirito Santo

2 Geólogo, CETEM/NRES

3 Engenheira de Minas, CETEM/NRES

RESUMO

O objetivo deste estudo é caracterizar tecnologicamente agregados para uso em produtos de

concreto, produzidos a partir da britagem e classificação de resíduos grosseiros da serragem de blocos de

rochas ornamentais. Amostras de cinco tipos litológicos diferentes foram selecionadas e coletadas em um

aterro industrial, localizado no município de Cachoeiro de Itapemirim-ES. As amostras foram britadas e os

agregados produzidos, brita 0, brita 1 e pó de pedra, foram caracterizados quanto à granulometria, massa

específica, absorção d’água, resistência ao impacto, resistência à abrasão Los Angeles e módulo de finura,

seguindo normas em vigência. Os resultados, ainda preliminares, mostram que nem todos os produtos

gerados atendem às especificações das normas, o que poderia se dever à qualidade natural dos materiais, a

alterações durante os processos de extração e beneficiamento das rochas ou à qualidade da britagem,

realizada em equipamento ainda em fase de regulagem, no próprio aterro.

PALAVRAS CHAVE: agregados, sustentabilidade, rochas ornamentais.

ABSTRACT

This study aims to evaluate the use of dimension stones processing wastes as aggregates in concrete

products. Thus, samples of five different rock types of coarse residues from the blocks sawing process,

were selected and collected in an industrial landfill located in the Cachoeiro de Itapemirim city, of the State

of Espirito Santo. After crushing and classification, the technological characterization, regarding specific

mass and water absorption, particle size analysis, and abrasion and impact strength was performed,

following Brazilian standards. Preliminary results showed that not all products meet the requirements to be

used as concrete aggregates, according those standards, which could be due to the natural quality of

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materials selected or to alterations suffered during mining and sawing processes or, still, influenced by the

crushing equipment used, recently installed in the landfill area and not yet perfectly set up.

KEYWORDS: aggregates, sustainability, dimension stones.

1. INTRODUÇÃO

Os agregados para indústria da construção civil são os insumos mais consumidos no Brasil e

no mundo. Segundo IBRAM (2012) em 14 anos, a demanda por agregados da construção civil partiu de 460

milhões de toneladas (1997) para 673 milhões de toneladas (2011). O crescimento da demanda foi de

82,3%, correspondente a um Compound Annual Growth Rate (CAGR) de 6,8% a.a. O setor foi um dos

poucos que não sentiu o impacto das crises internacionais de 2008/9 e 2011/12.

Segundo dados mais recentes obtidos junto ao Instituto Brasileiro de Mineração (IBRAM) e

Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) o consumo de agregados no ano de 2013 foi de

670.867.514 toneladas, sendo que desse total 293.619.729 toneladas são referentes a brita e cascalho,

representando 43.77% do total de agregados consumidos pelo brasil no referido ano. Os dados mais

recentes do consumo de agregados pelo estado do Espirito Santo são do ano de 2011, com um consumo

total de 13.877.637 toneladas de agregados em geral e 6.050.982 toneladas de brita e cascalho,

representando 2.25% do consumo total de brita e cascalho no Brasil em 2011.

Segundo o site da Associação Nacional das Entidades de Produtores de Agregados para Construção

Civil (ANEPAC), o consumo de brita e cascalho está dividido em 32% para concreteiras, 24% construtoras,

14% pré-fabricados, 10% revendedores/lojas, 9% pavimentadoras/usinas de asfalto, 7% órgãos públicos e

4% outros.

Os agregados são definidos como materiais granulares, sem volume definido, de dimensões e

propriedades adequadas para uso em obras de engenharia civil. Ocupam de 60 a 80% do volume total do

concreto, sendo suas características de grande importância para a qualidade final dos produtos. Têm a

função de conferir resistência, durabilidade e trabalhabilidade aos concretos, em suas várias utilizações.

Seu consumo é praticamente exclusivo na indústria da construção, em setores como o de edificações e de

obras de infraestrutura.

Os principais tipos de agregados comercializados na construção civil são: a brita 1 com granulometria

variando de 9,5 mm à 19 mm, usado intensivamente na fabricação de concreto, com inúmeras aplicações

como na construção de pontes, edificações e grandes lajes, a brita 0 com granulometria variando de 4,8

mm a 9,5 mm, é utilizada principalmente na confecção de lajotas, bloquetes, intertravados, lajes,

jateamento de túneis e acabamentos em geral, enquanto a areia de brita com granulometria inferior a

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0,074 mm possui emprego no assentamento de bloquetes, tubulações em geral, tanques, embolso,

podendo entrar também na composição de traços de concreto e asfalto.

Diante de um cenário crescente no consumo de agregados e de aumento de iniciativas sustentáveis

na produção dos recursos minerais não renováveis, novas rotas de aproveitamento econômico de resíduos

em substituição aos agregados minerais vêm sendo desenvolvidas por institutos de pesquisa, associações e

empresas.

Segundo Kulaif (2014), os principais substitutos em utilização são as escórias siderúrgicas, as argilas

expandidas, e os resíduos grosseiros da construção e demolição (RCD) e de rochas ornamentais.

Segundo dados da Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais (ABIROCHAS) o setor

brasileiro de rochas ornamentais, em 2014 produziu 10,13 milhões de toneladas de rochas ornamentais. A

produção de rochas ornamentais no estado do Espirito Santo corresponde a 47% de toda a produção

nacional.

Na cadeia produtiva de rochas ornamentais, durante o processo de serragem dos blocos em chapas,

em torno de 14% do volume dos blocos serrados são transformados em resíduos grosseiros (VIDAL et al,

2014). De morfologia tabular e espessura de 7 a 15 cm, são conhecidos, no meio, como “casqueiros” e

devem ser adequadamente dispostos em aterros licenciados até o surgimento de rotas de aproveitamento

devidamente comprovadas, atendendo à Política Nacional de Resíduos Sólidos.

A empresa gestora de um aterro licenciado em Cachoeiro de Itapemirim pretende dar uma

destinação comercial aos resíduos gerados pelas empresas associadas, sob a forma de produtos de

agregados minerais em diferentes graduações. Para isso, e por meio do Termo de Cooperação Técnico-

Científica, o Núcleo Regional do Espírito Santo do Centro de Tecnologia Mineral – CETEM/NRES busca

atestar a viabilidade técnica do uso desses produtos como agregados conforme as especificações da norma

NBR 7211/2009 da ABNT e de empresas da construção.

2. OBJETIVOS

Catalogar e identificar entre 18 tipos de materiais de maior abundância pré-selecionados no aterro

de resíduos da associação, os que se enquadram nas normas brasileiras vigentes utilizadas para

especificação e uso na composição de produtos de concreto. Na primeira fase deste estudo busca-se

caracterizar cinco materiais de tipos litológicos distintos, e em fases posteriores, pretende-se realizar a

caracterização dos demais materiais. Por fim, sugerir a criação de um mix com os materiais que

apresentarem resultados dentro do aceitável, possibilitando sua comercialização.

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3. METODOLOGIA

Para a elaboração deste trabalho, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre agregados na

construção civil e os ensaios de caracterização tecnológica, realizados rotineiramente de acordo com as

normas técnicas em vigência. A seguir, oito visitas técnicas foram efetuadas ao depósito de resíduos da

associação onde foram inicialmente selecionados cinco materiais litologicamente distintos e de maior

abundância no aterro: Amarelo Santa Cecília: metamórfico, bandado e alterado; Marrom Absoluto: ígneo

extrusivo, afanítico com vesículas e, portanto, consideravelmente isotrópico; Cinza Andorinha: de

estrutura bandada incipiente e granulometria fina; Indigo: metamórfico, bandado, inalterado e com maior

ocorrência de minerais máficos; e Branco Itaúnas: de granulometria fina a média com maior quantidade de

quartzo e feldspato.

Foram coletados 150 kg de amostra de cada tipo, de acordo à ABNT NBR 10007. As amostras foram

britadas e classificadas em brita 1, brita 0 e pó de pedra, na própria usina de britagem do aterro, ainda em

fase de regulagem. Os produtos foram homogeneizados na usina piloto do NRES e reduzidos em alíquotas

de 25 kg para a realização dos ensaios de caracterização.

Os ensaios de caracterização tecnológica selecionados para este estudo foram:

• Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água – ABNT

NBR NM 53.

• Ensaio e abrasão “Los Angeles” – ABNT NBR NM 51.

• Determinação da composição granulométrica – ABNT NBR NM 248.

• Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro – Método de ensaio – ABNT

NBR 7809.

• Determinação da perda ao choque no aparelho Treton – DNER-ME 399/99.

• Determinação da densidade real do agregado miúdo – DNER-ME 084/95.

Os laboratórios nos quais os ensaios acima citados foram realizados, passou recentemente por

processo de acreditação do INMETRO para caracterização tecnológica de rochas ornamentais. Este

processo ocorreu no intervalo entre os ensaios preliminares e os ensaios de confirmação de resultados,

assim, os resultados obtidos nos ensaios de confirmação podem ter sido afetados em virtude da

recalibração de alguns equipamentos de uso comum.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos nos ensaios realizados para este estudo estão dispostos na Tabela 1 de acordo

com sua norma vigente. Para cada material foram feitos 2 ensaios, com a finalidade de confirmar os

resultados obtidos.

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Tabela 1: Resultados dos ensaios

Ensaios de Caracterização

Cinza Andorinha

Amarelo Santa Cecília

Indigo Marrom Absoluto

Branco Itaúnas

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Massa específicai

(g/cm³) 2,68 2,64 2,65 2,61 2,70 2,65 2,70 2,65 2,63 2,60

Massa específica do agregado saturado com superfície secai (g/cm³)

2,60 2,59 2,59 2,57 2,62 2,60 2,60 2,58 2,55 2,56

Massa específica aparentei (g/cm³)

2,56 2,56 2,55 2,55 2,58 2,57 2,55 2,53 2,50 2,53

Absorção de águai (%) 1,72 1,17 1,51 0,98 1,75 1,19 2,19 1,79 2,08 1,19

Densidade realii (g/cm³)

2,58 2,58 2,66 2,66 2,61 2,61 2,60 2,60 2,62 2,62

Perda ao choqueiii (%) 34,25 34,51 29,24 00,00 28,58 00,00 9,18 00,00 42,41 00,00

Perda por abrasão-brita 1iv (%)

50,21 60,15 52,04 54,01 56,44 59,23 18,77 18,21 64,42 64,58

Perda por abrasão-brita 0iv (%)

57,01 59,85 52,78 52,55 59,32 57,38 26,78 23,61 63,91 60,56

Módulo de finura 3,39 3,27 3,38 3,50 3,82 3,43 3,76 4,09 4,14 3,51

(i) ABNT NBR NM 53; (ii) DNER-ME 084/95; (iii) DNER-ME 399/99; (iv) ABNT NBR NM 51.

4.1 Mineralogia

As amostras dos materiais em estudos nessa etapa do projeto, são resíduos de rochas ornamentais

de diferentes tipos litológicos, são eles: granitos Cinza Andorinha, Amarelo Santa Cecília, Branco Itaúnas,

Indigo e Marrom Absoluto.

A tabela 2 apresenta as composições mineralógicas dos materiais amostrados nessa primeira fase,

conforme Alencar (2013).

Tabela 2: Composição mineralógica das amostras

Cinza

Andorinha Amarelo Santa

Cecília Indigo

Marrom Absoluto

Branco Itaúnas

Feldspato potássico 33% 34% 28% presente 40%

Plagioclásio 23% 20% 28% - 25% – 30%

Quartzo 20% 25% 24% presente 30%

Micas Biotita 20% Biotita 10% 5% presente Biotita e Muscovita

Granada - 7% 15% - 5%

Acessórios Titanita 4% 4% - Zircão, Sericita

4.2 Análise Granulométrica

Os resultados obtidos nas análises granulométricas preliminar e de confirmação encontram-se nas

Tabela 3, sendo respectivamente ensaios preliminares 1 e ensaios de confirmação 2. Os resultados

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preliminares mostram que foi gerada grande quantidade de finos (<4,75mm) na britagem, com valores

entre 16,62% a 32,08%. Os resultados encontrados nos ensaios de confirmação seguem a mesma tendência

que os apresentados nos resultados preliminares, porem apresentando ligeira variação (18,49% a 32,6%).

Os valores obtidos indicam que nenhum os dos materiais enquadra-se nos limites aceitáveis para

agregado graúdo no intervalo de 4,75 a 9,5 mm, indicando que novas configurações dos equipamentos da

planta de beneficiamento devem ser testadas.

Tabela 3: Porcentagem de passante acumulado

Cinza Andorinhas

(%) Amarelo Santa

Cecília (%) Indigo

(%) Marrom Absoluto

(%) Branco Itaúnas

(%)

Abertura (mm)

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

25,00 100,000 100,000 100,000 100,000 100,000 97,894 100,000 100,000 100,000 100,000

19,00 95,284 94,969 97,549 96,250 96,908 92,454 88,839 89,976 95,431 93,430

16,00 86,702 85,058 86,435 85,433 86,869 81,414 70,628 72,578 85,098 77,434

12,50 67,578 61,824 63,994 64,364 66,048 53,030 50,849 53,725 62,307 45,205

9,50 51,874 48,967 46,236 48,750 47,268 41,168 37,509 44,990 45,853 32,326

6,30 38,948 37,650 31,147 36,107 32,805 28,298 24,468 33,915 32,973 20,511

4,75 32,600 32,080 25,038 30,463 26,915 23,000 18,485 28,491 27,630 16,625

FUNDO 0,045 0,883 0,030 0,669 0,019 0,573 0,116 0,694 0,022 0,348

Figura 1: Análise granulométrica das amostras

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4.3 Massa específica

A densidade das amostras resultou dentro do esperado em ambos os ensaios, superior à mínima

aceitável para granitos, de 2,58, conforme Frazão e Frascá (2002) apud Campos (2007).

4.4 Abrasão Los Angeles

Como pode ser observado na Tabela 1, quase todas as amostras apresentaram perdas de massa

superiores a 50% no ensaio de abrasão Los Angeles, limite considerado máximo de acordo à NBR 7211. De

acordo com Frazão e Frascá (op. cit.) valores comuns em agregados naturais são em torno de 40% para

granitos. O Marrom Absoluto, de características petrográficas semelhantes às dos basaltos, foi o único que

atendeu essa especificação em ambos os ensaios (18,77% para brita 1 e 26,78% para brita 0). Já o Cinza

Andorinha, comumente utilizado como agregado para concreto, apresentou baixa resistência à abrasão,

assim como o Branco Itaúnas, que mesmo possuindo elevada quantidade de quartzo e feldspato

inalterados na matriz, não apresentou resposta positiva neste ensaio.

4.5 Ensaio Treton

Frazão e Frascá (op. cit.) também definem os valores aceitáveis para o ensaio de impacto Treton.

Inesperadamente, o Cinza Andorinha e o Branco Itaúnas, apresentaram perda superior aos 30%, não se

enquadrando nos requisitos mínimos para utilização como agregado. O Amarelo Santa Cecília, mesmo

estando alterado, encontra-se próximo ao limite aceitável para uso. O Marrom Absoluto apresentou

comportamento semelhante ao do basalto, tendo perda inferior a 10%.

4.6 Ensaios de absorção

Os resultados preliminares obtidos indicam um intervalo de absorção de água entre 1,51 a 2,19%,

valores altos para esses tipos de materiais, porém, resultados de confirmação indicaram valore entre 0,98%

e 1,79%. Os resultados de ambos os ensaios estão dentro do limite da aceitabilidade, de acordo à NBR

7211.

5. CONCLUSÕES

Considerando os resultados obtidos neste estudo, o aproveitamento dos resíduos como agregados

para concreto não seria recomendável, pois os produtos aqui caracterizados apresentaram indesejável

resistência e durabilidade. Sabe-se que, em diversas regiões do país, os agregados utilizados não atendem

às especificações mais rígidas, mas considerando a necessidade de uso de agregados locais, devido aos

custos de transporte, para diversos usos, esses agregados são aceitos pelo mercado. No entanto, podemos

considerar que os resultados podem ter apresentado valores alterados em virtude da pouca experiência do

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laboratório em ensaios de caracterização de agregados. O laboratório passa por um processo de

acreditação do INMETRO para os ensaios de caracterização de rochas ornamentais e alguns dos

equipamentos utilizados em ambos os ensaios foram recalibrados no intervalo entre primeiros ensaios e os

ensaios de confirmação.

Outro fator a ser considerado é a possibilidade de que o processo de britagem tenha influenciado

nos resultados aqui obtidos, já que a usina de britagem da associação está recém-instalada e se encontra

em fase de regulagem e, ainda, o processo de extração dos blocos nas pedreiras e sua posterior serragem

em teares pode ter afetado à qualidade desses materiais. Em virtude de existir amostras de outros tipos

litológicos recomenda-se, portanto, a realização de novos ensaios, com a finalidade de verificar a

aplicabilidade dos mesmos para uso em concreto. Em caso de resultado negativo proceder novos ensaios

com os mesmos materiais, antes e após a serragem e com o uso de britadores regulados para verificar se a

alteração dos resultados foi em virtude do laboratório em adequação ou da planta de beneficiamento não

calibrada.

6. AGRADECIMENTOS

Agradeço ao CETEM e à Associação gestora do aterro pelo apoio ao disponibilizarem sua

infraestrutura para a elaboração deste trabalho. Agradeço também a orientação de Nuria Fernández Castro

e a meu coorientador, Hieres Vettorazzi da Silva, por todo apoio, dicas e esforço. Por fim, agradeço ao

CNPq pela bolsa concedida.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALENCAR, Carlos Rubens Araujo, INSTITUTO EUVALDO LODI. Manual de caracterização, aplicação, uso e manutenção das principais rochas comerciais no Espirito Santo: rochas ornamentais / Instituto Euvaldo Lodi – Regional do Espirito Santo. Cachoeiro de Itapemirim/ES: IEL, 2013. 242p

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_______ (2009). NBR NM 53. Agregado graúdo – Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro. 8p

_______. NBR 7809. Agregado graúdo – Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro – Método de ensaio. Rio de Janeiro. 3p

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CAMPOS, E.E; FRAZÃO, E.B; CALAES, G.D; HERRMANN, H. Org.: Tannús, M.B.; Carmo, J.C.C; Agregados para a construção civil no Brasil: contribuições para formulação de políticas públicas. – Belo Horizonte: CETEC, 2007.

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IBRAM. Informações e análises da economia mineral brasileira. 7. Ed. Brasília, DF, 2012. 68 p.

KULAIF, Y.; Brita e Cascalho. In: Sumário Mineral, Brasília: DNPM, 2014.

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