UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ÁRIDO UFERSA … · suba mais esse degrau da escada da vida. A...

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ÁRIDO – UFERSA

CAMPUS ANGICOS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS, TECNOLÓGICAS E

HUMANAS – DCETH

BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA

ELISLLAYNI LOPES SILVA

UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE CERÂMICA VERMELHA COMO SUBSTITUIÇÃO

POZOLÂNICA EM ARGAMASSAS

ANGICOS-RN

2013




Monografia apresentada à Universidade

Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA,

Campus Angicos para a obtenção do título de

Bacharelado em Ciência e Tecnologia.

Orientador: Profª. Msc. Izabelle Marie

Trindade Bezerra.

ANGICOS-RN

2013




Monografia apresentada no Campus Angicos

para a obtenção do título de Bacharel em

Ciência e Tecnologia.

A Tarcisio Pedro da Silva [in memoriam]

meu avô, que por mim muito fez, e mostrou

a todos que só se pode vencer através dos

estudos. Minha fonte de inspiração.

A minha família, minha mãe Jacy Bezerra de

Oliveira e meus irmãos Esdras Salomão

Bezerra de Almeida, Elizabeth Bezerra Silva

por acreditar que eu sou capaz de alcançar

meus objetivos.

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeço a Deus por me dar saúde e sabedoria suficiente permitindo que eu

suba mais esse degrau da escada da vida.

A minha mãe Jacy Bezerra de Oliveira por me ajudar nos momentos difíceis, por incentivar e

ensinar que o único caminho da prosperidade é o estudo.

A minha avó Rosália Lopes de Oliveira e Silva pelas palavras de força e fé e por me

incentivar a nunca desistir dos meus sonhos.

Aos meus irmãos Esdras Salomão Bezerra de Almeida e Elizabeth Bezerra Silva por me

proporcionar momentos de alegria fazendo com que eu abstraísse dos meus problemas.

Ao meu noivo Anderson Reis da Silva por estar ao meu lado nos momentos de alegria e de

tristeza, e me apoiando nos momentos de grandes dificuldades.

A minha grande orientadora Izabelle Marie Trindade Bezerra pela ótima orientação,

paciência, incentivo e por me orientar não só para a conclusão desse trabalho, mas com

conselhos que levarei para o resto da vida.

Aos professores que compõe essa banca Marcilene Vieira da Nóbrega e Joselito Medeiros de

Freitas Cavalcante pela valiosa contribuição para o aperfeiçoamento desse trabalho.

Aos amigos que ganhei nessa longa jornada acadêmica, pelas noites que passamos em claro

estudando, pelo companheirismo e por todos os momentos de alegria.

Tudo posso naquele que me fortalece

Filipenses 4:13

RESUMO

A preocupação com a preservação do meio ambiente vem se intensificando a cada dia.

No setor ceramista, o descarte dos rejeitos cerâmicos tem sido uma dessas preocupações, pois

não possui áreas adequadas para o descarte desses materiais. A busca por soluções para uma

destinação adequada desse rejeito tem motivado vários pesquisadores a usarem os resíduos

provenientes das indústrias de cerâmica vermelha como material alternativo. O uso do resíduo

cerâmico como material pozolânico tem sido investigado. Esse trabalho tem como objetivo

realizar um estudo para verificar a viabilidade do uso do resíduo cerâmico como material

pozolânico em argamassas de assentamento e revestimento. Os traços das argamassas 1:2:9 e

1:1:6 de assentamento e revestimento, respectivamente, foram definidas de acordo com a

literatura. Foram confeccionados corpos de prova cilíndricos com dimensões de 5x10cm

(diâmetro x altura) para argamassas de referência (sem RC) e para as com substituição parcial

do cimento Portland pelo resíduo cerâmico nos percentuais de 50%, 60% e 70%. Após

moldagem os corpos de prova ficaram curando em câmara úmida e posteriormente foram

submetidos a ensaios de compressão aos 14 e 28 dias de cura. De acordo com os resultados

obtidos para resistência mecânica, as argamassas com resíduo cerâmico em sua constituição

apresentaram valores inferiores aos das argamassas de referência para os dois tipos de

argamassas estudadas para este trabalho aos 14 e 28 dias de cura. Diante disso, observa-se a

necessidade de um tempo de cura maior para verificar as reações pozolânicas tendo em vista

que o resíduo cerâmico utilizado atende as exigências químicas para tal utilização.

Palavras-Chave: Resíduo cerâmico; Argamassa de assentamento; Argamassa de

revestimento.

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - Exigências Mecânicas e Reológicas para Argamassas ..................................... 35

TABELA 2 - Traços de assentamento e revestimento estudados ............................................ 35

TABELA 3 - Transformação dos Traços de Volume para Massa ........................................... 36

TABELA 4 - Massa Unitária dos Materiais Constituintes das Argamassas ............................ 36

TABELA 5 -Ensaios realizados para caracterização física dos materiais ............................... 41

TABELA 6 - Composição Química do Cimento ..................................................................... 43

TABELA 7 - Composição Química da Cal ............................................................................. 44

TABELA 8 - Composição Química do Resíduo Cerâmico ..................................................... 45

TABELA 9 - Propriedades Físicas e Químicas para o Índice de Atividade Pozolânica .......... 45

TABELA 10 - Propriedades do Agregado Miúdo (Areia) ....................................................... 46

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 - Tipos de Telhas................................................................................................... 18

FIGURA 2 - Tipos de Tijolo ................................................................................................... 18

FIGURA 3 - Tubos de Cerâmica ............................................................................................. 19

FIGURA 4 - Manilhas de Cerâmica ........................................................................................ 19

FIGURA 5 - Azulejos de Cerâmica ......................................................................................... 19

FIGURA 6 - Louças de Cerâmica ........................................................................................... 19

FIGURA 7 - Potes de Cerâmica .............................................................................................. 19

FIGURA 8 - Talha de Cerâmica ............................................................................................ -19

FIGURA 9 - Extração da Argila ............................................................................................ -21

FIGURA 10 - Preparação da Argila ........................................................................................ 21

FIGURA 11 - Moldagem da Argila ......................................................................................... 22

FIGURA 12 - Secagem do Produto ......................................................................................... 22

FIGURA 13 - Produto Cerâmico Sendo Cozido ..................................................................... 23

FIGURA 14 - Expedição do Produto ...................................................................................... 23

FIGURA 15 - Rejeito Cerâmico Antes da Cozedura............................................................... 24

FIGURA 16 - Fluxograma da Geração e Reutilização dos Rejeitos no Processo de Fabricação

.................................................................................................................................................. 25

FIGURA 17 - Resíduos Cerâmicos em Indústria Cerâmica .................................................... 26

FIGURA 18 - Utilização dos Resíduos Cerâmicos na Pavimentação ..................................... 26

FIGURA 19 - Jazida Para Retirada de Argila ......................................................................... 27

FIGURA 20 - Camada de Revestimento ................................................................................. 33

FIGURA 21 - Esquema do Ensaio de Determinação do Índice de Consistência, para

Determinação do Espalhamento (“D”) Mesa de Consistência Flow Table .............................. 37

FIGURA 22 - Primeiro passo para o Ensaio da Mesa de Consistência ................................... 37

FIGURA 23 - Segundo passo para o Ensaio da Mesa de Consistência ................................... 38

FIGURA 24 - Terceiro passo para o Ensaio da Mesa de Consistência ................................... 38

FIGURA 25 - Homogeneização dos Materiais na Argamassadeira ........................................ 39

FIGURA 26 - Moldagem dos Corpos de Prova....................................................................... 39

FIGURA 27 - Corpos de Prova em Câmara Úmida ................................................................ 40

FIGURA 28 - Máquina de Compressão Simples. ................................................................... 42

FIGURA 29 - Resistências das Argamassas de Assentamento ............................................... 47

FIGURA 30 - Resistência das Argamassas de Revestimento ................................................. 48

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

Al2O3 óxido de alumínio

CaO óxido de cálcio (cal livre)

Ca(OH)2 hidróxido de cálcio

CO2 dióxido de carbono

CH hidróxido de cálcio

CPIIF Cimento Portland composto com fíller

C-S-H silicato de cálcio hidratado

ETA Estação de Tratamento de Água

Fe2O3 óxido de ferro

K2O óxido de potássio

kN quilo Newton

MF Módulo de finura

MgO óxido de magnésio

Mg(OH)2 hidróxido de magnésio

Na2O óxido de sódio

NBR Norma Brasileira Registrada

PB Paraíba

RC Resíduo cerâmico

RCS Resistência à compressão simples

RN Rio Grande do Norte

SiO2 dióxido de silício (sílica)

SO3 óxido de enxofre (sulfito)

Ti2O óxido de titânio

UFERSA Universidade Federal Rural do Semi Árido

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 14

1.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 16

1.1.1 Objetivo Geral ........................................................................................................ 16

1.1.2 Objetivos Específicos.............................................................................................. 16

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................................... 17

2.1 HISTÓRIA DA CERÂMICA .......................................................................................... 17

2.2 CERÂMICA VERMELHA ............................................................................................. 20

2.3 PROCESSO DE FABRICAÇÃO .................................................................................... 20

2.4 DESCARTE DOS RESÍDUOS CERÂMICOS ............................................................... 24

2.5 IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA INDÚSTRIA CERÂMICA .............. 27

2.6 APLICAÇÕES DOS RESÍDUOS CERÂMICOS ........................................................... 28

2.7 APLICAÇÃO DO RESÍDUO CERÂMICO COMO MATERIAL POZOLÂNICO ....... 29

2.8 ARGAMASSAS ............................................................................................................. 31

2.8.1 Argamassa de Assentamento de Alvenaria .......................................................... 32

2.8.2 Argamassa de Revestimento .................................................................................. 32

3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................... 34

3.1 MATERIAIS ................................................................................................................... 34

3.1.1 Cimento ................................................................................................................... 34

3.1.2 Cal ............................................................................................................................ 34

3.1.3 Resíduos Cerâmicos Moídos .................................................................................. 34

3.1.4 Agregado Miúdo ..................................................................................................... 34

3.1.5 Água ......................................................................................................................... 34

3.2 METODOLOGIA ........................................................................................................... 35

3.2.1 Beneficiamento do Resíduo Cerâmico .................................................................. 35

3.2.2 Traços de assentamento e revestimento ............................................................... 35

3.2.3 Determinação da Massa Unitária ......................................................................... 36

3.2.4 Determinação do Índice de Consistência das Argamassas ................................. 37

3.2.5 Preparação e Moldagem das Argamassas ............................................................ 39

3.2.6 Tempo de Cura ....................................................................................................... 40

3.2.7 Caracterização química ......................................................................................... 40

3.2.8 Caracterização física do agregado miúdo ............................................................ 41

3.2.9 Determinação das Propriedades Mecânica .......................................................... 41

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 43

4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS....................................................... 43

4.1.1 Cimento ................................................................................................................... 43

4.1.2 Cal ............................................................................................................................ 43

4.1.3 Resíduo cerâmico.................................................................................................... 44

4.1.4 Areia ........................................................................................................................ 46

4.2 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA ................................................ 46

4.3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES ............................................................... 47

4.4 CLASSIFICAÇÃO DAS ARGAMASSAS .................................................................... 49

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 50

6 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS ............................................................. 51

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 52

14

1 INTRODUÇÃO

Atualmente a indústria do cimento é responsável por 7% da emissão mundial de dióxido

de carbono (TOLEDO FILHO, 2001 apud VIEIRA, 2005). De acordo com Vieira (2010) o

cimento é o segundo material mais utilizado no mundo, perdendo apenas para a água. O

principal produto pra se fabricar o cimento Portland é o clinquer1, onde sua produção requer

elevado consumo de energia, consumindo desta forma muito combustível e emitindo grande

quantidade de gases poluentes. Para a composição do cimento, também se faz necessária à

presença de argila e calcário, onde a extração desses minerais causam inúmeros impactos

ambientais.

Ao longo dos anos tanto no Brasil quanto no resto do mundo a geração e a disposição

dos resíduos gerados pelas várias atividades do homem tem sido um problema que se tornou

uma crescente. A exploração exagerada dos recursos naturais tem motivado o homem a

procurar, outras formas de matérias primas, como fonte de alternativa para suprir suas

necessidades (BICCA 2000).

Segundo Freire e Beraldo (2003), materiais alternativos são aqueles que se originam a

partir de outros materiais que foram descartados e possuem pouco ou nenhum valor

econômico, e que atendem aos requisitos de segurança estrutural, segurança ao fogo,

estanqueidade, durabilidade e manutenção, desempenho térmico, desempenho acústico,

adequação do projeto e gestão de qualidade.

As indústrias de cerâmica vermelha geram grande quantidade de poluição, sendo elas: a

emissão de gases poluentes como o dióxido de carbono (CO2), o desmatamento para obtenção

de lenha para uso como combustível nas olarias, nas escavações para obtenção de matéria

prima e o acúmulo de rejeitos estocados em lugares inapropriados.

Na microrregião do Vale do Assú estima-se uma perda de 6,7% da produção, sendo

aproximadamente produzidos 16 milhões de peças por mês. Esse percentual de perdas

corresponde mensalmente a cerca de 1 (um) milhão de peças rejeitadas (FERREIRA, 2012).

Ainda segundo o mesmo autor a maioria das empresas depositam os rejeitos produzidos

em aterros e utilizam na pavimentação de estradas rurais ou estradas próximas às fábricas. A

produção desses resíduos implica diretamente no aumento de consumo de matéria prima e,

consequentemente, no desperdício dessa matéria prima, que é considerado um material

valioso para a agricultura em uma região carente desse tipo de solo.

1 Usado na fabricação do cimento, é uma mistura granular de silicatos e aluminatos

15

A busca por matéria prima alternativa aumentou consideravelmente nos últimos anos,

mas para que possam ser utilizadas precisam ser ecologicamente corretas e economicamente

viáveis.

O resíduo cerâmico utilizado como material alternativo é produzido a partir da falha de

processamento e quebras durante o manuseio. Esses resíduos quando finamente moídos

apresentam grande potencial de aplicação em argamassas e concretos. Por apresentarem

elevado teor de sílica (SiO2) apresentam um indicativo para serem utilizados como material

pozolânico que em presença de água reagem com o hidróxido de cálcio [Ca(OH2)] presente

no cimento e através das reações químicas desenvolvem propriedades cimentícias.

Diante disso, esse trabalho teve como finalidade promover a utilização destes resíduos

como substituição parcial do cimento de forma que, possam ser introduzidos na produção de

novos materiais e consequentemente reduzindo os vários impactos ambientais gerados por seu

descarte. Além disso, essa aplicação proporciona a diminuição do consumo do cimento

Portland, reduz o impacto ambiental causado pela produção do cimento e viabiliza a redução

de custos industriais.

16

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

Esse trabalho tem o objetivo de avaliar as propriedades pozolânicas dos resíduos de

cerâmica vermelha utilizados como substituição parcial do cimento Portland em argamassas

de assentamento e revestimento.

1.1.2 Objetivos Específicos

Determinar as propriedades químicas das matérias primas utilizadas.

Determinar as propriedades físicas do agregado miúdo.

Determinar as propriedades mecânicas das argamassas de cimento Portland (argamassa de

referência) e das argamassas com substituição parcial do cimento Portland por resíduos

cerâmicos através da resistência à compressão simples.

Classificar as argamassas de acordo com a resistência mecânica.

17

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 HISTÓRIA DA CERÂMICA

A origem da palavra cerâmica vem do grego "kéramos” ("terra queimada" ou “argila

queimada”). A cerâmica é um material que possui grande resistência e pode ser encontrado

frequentemente em escavações arqueológicas. De acordo com pesquisas constatou-se que a

cerâmica existe há mais de 10 mil anos (ANFACER, 2013; SINDICERMF, 2013).

A utilização da cerâmica se deu com a evolução da humanidade. O homem saiu das

cavernas e passou a ser agricultor, e surgiu a necessidade não somente de abrigos, mas

também de utensílios domésticos resistentes impermeáveis e de fácil fabricação para

armazenar água e mantimentos (ANFACER, 2013; SINDICERMF, 2013).

No período neolítico, o homem criou componentes de barro secos naturalmente e

posteriormente observou que o calor aumentava sua rigidez e resistência. Com essa

descoberta a cerâmica passou a substituir as cestas confeccionadas de frutos, a madeira e a

pedra trabalhada. Com isso surgiu à cerâmica que encontramos atualmente (BAUER, 1994;

ISAIA 2010; SINDICERMF, 2013).

Em Lisboa foi encontrado peças cerâmicas confeccionadas de argila, com formas bem

definidas, porém não cozidas que datam 4000 a.C.. Nessa mesma época foi encontrado na

Mesopotâmia indícios de tijolos não cozidos na construção (SEBRAE, 2008).

Os primeiros vestígios de tijolos cozidos foram encontrados em meados de 1600 e 1100

a.C na antiga Babilônia hoje conhecida como Iraque. Por volta de 430 a.C foi encontrado

vestígios de telhas na Grécia, além de indícios de sua utilização na China e Japão por volta do

mesmo período (SEBRAE, 2008)

Em torno de 280 a.C. em Roma, foram encontrados indícios da utilização do barro

cozido para construção de telhados. Por volta do século I a.C., começa a evolução da

qualidade na produção, resultando em peças com valor estético e monetário (SEBRAE, 2008).

Segundo Bauer (1994 p. 526) os assírios utilizavam cerâmica vidrada2 há cerca de 4000

a.C., Já Isaia (2010 p.565) afirma que em 3000 a.C. era utilizada cerâmica vidrada no Egito.

Na China no século VII era produzida a porcelana, enquanto isso no resto do mundo era

utilizada a cerâmica vermelha e amarela. E na Europa central no século XVIII, surgiu a

cerâmica branca (BAUER,1994).

2 Cerâmicas produzidas com mais baixo ponto de fusão.

18

Antes da “descoberta” do Brasil pelos portugueses, há mais de 2000 anos, já existia a

atividade de fabricação de cerâmica cultivada pelos índios, que firmaram a cultura em barro.

Mas foram os colonizadores portugueses, que instalaram as primeiras olarias e concentraram a

mão de obra (ANFACER, 2013; SEBRAE, 2008).

O início da utilização de telhas na cidade de São Paulo se deu por volta do ano de 1575.

A atividade ceramista de forma mais intensiva se deu devido a grande disponibilidade de

matéria prima e fonte alternativa de energia. A primeira grande fábrica de produtos cerâmicos

foi fundada em São Paulo, em 1893, por quatro irmãos franceses, onde tinham como produto

final tijolos, telhas, tubos, manilhas e etc. Estes eram comercializados na região local

(SEBRAE, 2008).

Em meados do século XIX e XX houve um processo de especialização nas empresas

cerâmicas, que ocasionou a separação entre olarias que produz tijolos e telhas e indústrias

“cerâmicas” que produzem itens mais sofisticados, como manilhas, tubos, azulejos, louças,

potes, talhas etc. (SEBRAE, 2008).

Nas Figuras 1 e 2 observam-se os produtos produzidos pelas olarias, que são telhas e

tijolos.

Figura 1Tipos de Telhas Figura 2 Tipos de Tijolos

Fonte: Madetelhas Fonte: Amigonerd

Nas Figuras 3,4,5,6,7 e 8 são apresentadas os produtos produzidos pelas industrias de

cerâmica vermelha.

19

Figura 3 Tubo de cerâmica vermelha Figura 4 Manilha de cerâmica

Fonte: Tel Fonte: Tijoblocos

Figura 5 Azulejos de cerâmica Figura 6 Louças de cerâmica

Fonte: Belloazulejo Fonte: Sinddicermf

Figura 7 Potes de Cerâmica Figura 8 Talha de Cerâmica

Fonte: Adeven Fonte: Museuteatroromano

20

2.2 CERÂMICA VERMELHA

Cerâmica é uma pedra artificial constituída de uma massa a base de argila que foi

umedecida, moldada, seca e cozida. As argilas são materiais de origem natural e terrosa e de

baixa granulometria que em contato com água apresenta propriedades plásticas (BAUER,

1994; ISAIA, 2010).

Na fabricação de cerâmica vermelha as argilas mais utilizadas são compostas por

argilominerais como ilita e montmorilonita, e minerais como quartzo e composto de ferro, que

é responsável pela coloração vermelha depois da cozedura, além de matéria orgânica e outras

impurezas. Quando um depósito apresenta um alto grau de pureza, e não atende os requisitos

mínimos para a produção de um determinado componente de cerâmica vermelha, é comum

que se misturem duas ou mais argilas, para elaborar uma massa que apresente as

características necessárias (ISAIA, 2010).

As argilas são classificadas em gordas e magras conforme a variação da quantidade de

colóides. As argilas gordas apresentam uma grande quantidade de colóides e por isso são

muito plásticas, e, devido à alumina, deforma-se mais na cozedura. As argilas magras

apresentam pouca quantidade de colóides, e devido ao excesso de sílica, são mais porosas e

frágeis (BAUER, 1994).

Ainda segundo Bauer (1994) as propriedade mais importantes das argilas são a

plasticidade, a retração e a resistência. As propriedades que mais interessam as olarias são

peso, resistência mecânica, resistência ao desgaste, absorção de água e durabilidade.

2.3 PROCESSO DE FABRICAÇÃO

O processo de fabricação das peças cerâmicas é basicamente o mesmo tanto nas

pequenas olarias como nas grandes indústrias, pois seguem a mesma linha de produção. O

processo de fabricação de peças cerâmicas segue as etapas de extração da argila, preparação

da massa, moldagem, secagem e queima que foram descritas por Isaia (2010) e pode ser

observado na descrição a seguir.

Extração da argila: A extração da argila é realizada nas jazidas com o auxílio de

máquinas pesadas, como exemplo, retroescavadeiras, pás carregadeiras e tratores de

esteiras e transportados com caminhões. A escolha da jazida é muito importante, pois são

levados em consideração os fatores como localização, quantidade de matéria prima e a

21

composição do material; A figura 9 mostra a extração da argila nas jazidas.

Figura 9 Extração da argila

Fonte: Própria

Preparação da massa: Nessa etapa ocorre o sazonamento3, mistura e laminação. O

objetivo da mistura é homogeneizar os dois tipos de argila e uniformizar o tamanho das

partículas dos grãos. Tenta-se retirar as impurezas presentes na argila e em seguida o

material é umidificado e laminado; A Figura 10 mostra a argila sendo umidificada e

laminada.

Figura 10 Preparação da argila

Fonte: Própria

Moldagem: O processo de moldagem é responsável por direcionar qual peça será

produzida, como exemplo, telhas ou tijolos. Possui duas formas de se fazer a moldagem,

3 Consiste na exposição da argila a intempéries objetivando alterações em suas características, como

desagregação dos torrões, o aumento de sua reatividade e a lixiviação (dissolução de um componente sólido em um líquido) de sais solúveis.

22

que são por extrusão ou prensagem. A extrusão é o método mais comum na fabricação de

tijolos, já a prensagem é o método mais usado na produção de telhas; A Figura 11 mostra

a argila sendo conformada em forma de telhas.

Figura 11 Moldagem do produto

Fonte: Própria

Secagem: Após a moldagem a peça possui um teor de umidade que precisa ser eliminado

lentamente para evitar o surgimento de fissuras e consequentemente o seu descarte. São

destacados dois tipos de secagens, a natural na qual a peça seca naturalmente ao sol ou

em galpões, ou artificial onde são utilizados estufas; A Figura 12 mostra a telha sendo

colocar ao ar livre para secar.

Figura 12 Secagem do produto

Fonte: Própria

Queima: Após a secagem a peça é submetida a queima, que pode ser realizada em

23

diversos tipos de fornos, que utilizam diferentes tipos de combustíveis. Porém devem

atingir temperaturas que chegam a 1000ºC. A queima gera alterações físico-químicas

irreversíveis que influencia diretamente as propriedades das peças; A Figura 13 mostra o

produto sendo cozido.

Figura 13 Produto cerâmico sendo cozido

Fonte: Própria

Expedição: corresponde a etapa final do processo de produção dos produtos cerâmicos

onde é realizada a inspeção dos produtos, o armazenamento e a entrega ao cliente

(PAULLETI, 2001). A Figura 14 mostra a telha sendo carregada para ser armazenada ou

sendo transportada até o cliente.

Figura 14 Expedição do produto

Fonte: Ceramicasantanaba

24

2.4 DESCARTE DOS RESÍDUOS CERÂMICOS

No processo produtivo dos materiais cerâmicos é possível constatar perdas de produtos

nas variadas etapas como, conformação, secagem, queima e expedição. As perdas efetivas e

contabilizadas, como geração de resíduos ocorrem quando o material está cozido. Alguns

rejeitos podem ser reaproveitados como matéria prima no processo de fabricação (Figura 15)

que são as perdas ocorridas nas etapas de secagem e conformação, ou seja, quando os

produtos ainda não estão cozidos (MME, 2009).

Figura 15 Rejeitos cerâmico antes da cozedura

Fonte: Própria

O resíduo cerâmico é gerado em grande quantidade devido ao número de olarias

existentes e sua elevada produção. São chamados de resíduos as peças cerâmicas que

passaram pela etapa de cozedura e que ainda permanecem inteiras, mas que não atenderam as

características técnicas exigidas para a comercialização (REDIVO 2011).

Na Figura 16 observa-se o fluxograma da geração e reutilização do resíduo cerâmico no

processo de fabricação (FERREIRA 2012).

25

Figura 16 Fluxograma da geração e reutilização dos rejeitos no processo de fabricação

Fonte: Ferreira (2012)

São considerados resíduos, os rejeitos que não podem ser reaproveitados no processo

produtivo. Os rejeitos são formados por peças que não atendem as características previstas em

normas para a comercialização desses produtos, assim como as peças que são quebradas ou

danificadas nos processos de produção. Levando em consideração o número de indústrias

cerâmicas e a grande quantidade produtiva de peças desse ramo, é possível estimar uma

grande geração de resíduos nessa atividade (REDIVO, 2011).

Segundo o autor supracitado a quantidade de resíduos produzidos nas indústrias

cerâmicas depende da indústria assim como da região em que está localizada, ou seja, cada

indústria pode possui um tipo de processo produtivo que gere mais ou menos resíduos do que

outra. Na Figura 17 pode ser observada a quantidade de resíduo descartado após o processo de

queima.

26

Figura 17 Resíduos cerâmicos em indústria cerâmica

Fonte: Própria

Depois da queima a quantidade de resíduos cerâmicos podem variar de 5% a 20%,

dependendo da indústria, das modernas as rústicas. Devido aos vários tipos de indústria, no

Brasil estima-se que o valor em média das perdas é de 10% da produção (MME, 2009).

O estado do Rio Grande do Norte é um grande produtor de telhas e também um grande

gerador de resíduos cerâmicos. Aproximadamente 2 a 5% das peças produzidas na região são

oriundas da quebra ou defeito de telhas após a queima (CARVALHO, 2001).

Em sua grande maioria as indústrias cerâmicas se encontram na região do Vale do Assú,

onde estudos mostram que a produção de resíduos cerâmicos representa mais de 6% da

produção total. Estimando um quantitativo de um milhão de peças rejeitadas, sendo

aproximadamente cerca de duas mil toneladas de resíduos (FERREIRA, 2012).

No estado da Paraíba nas cidades de Bayeux, Cabedelo, João Pessoa e Santa Rita a

quantidade de resíduos produzidos depois da queima varia de 2 a 3%, onde o maior

desperdício ocorre na etapa de expedição devido ao transporte ou manuseio inadequado

(SILVA, 2004). Na Figura 18 mostra a utilização do resíduo cerâmico na pavimentação de

estradas.

27

Figura 18 Utilização dos resíduos cerâmicos na pavimentação

Fonte: Própria

2.5 IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA INDÚSTRIA CERÂMICA

Os resíduos de cerâmica vermelha são classificados de acordo com a NBR 10004

(ABNT, 2004) como sendo inertes. Os resíduos oriundos das indústrias cerâmicas não são

materiais que causam doenças ou prejudicam a vida humana, se comparado com resíduos de

outras atividades. A grande questão é a quantidade de resíduo que é gerado por essa atividade,

e a falta de utilidade certa para ele, causando um grande acúmulo desse material na natureza.

Essa problemática é decorrente da falta da modernização nessa atividade (MARIA;

ALMEIDA, 2008).

Levando em consideração todo o processo produtivo dos materiais cerâmicos, Azevedo,

et al. (2006, p. 9), destacam o grande consumo energético na produção dos materiais

cerâmicos, como um dos grandes geradores dos impactos ambientais causados por essa

atividade, sendo que grande parte das indústrias cerâmicas utilizam lenha como combustível,

ocasionando desmatamento e emissão de gases poluentes. Outro fator que gera um grande

impacto ambiental é a extração da argila que causa alteração da paisagem natural, erosão e

assoreamento dos rios (Figura 19).

28

Figura 19 Jazida para retirada de argila

Fonte: Própria

Uma forma de minimizar ou acabar com os impactos ambientais causados pela geração

de resíduos é encontrar uma forma de aproveitar esses resíduos em outras atividades.

2.6 APLICAÇÕES DOS RESÍDUOS CERÂMICOS

A falta de modernização das olarias tende a ocasionar grande perda na produção,

facilitando o acúmulo de resíduo e consequentemente grande impacto ambiental, por

possuírem destinos incertos (MARIA; ALMEIDA, 2008).

De acordo com Maria e Almeida (2008) as possibilidades de reciclagem dos resíduos

variam de acordo com a sua composição. Quase todo tipo de cerâmica, pode ser usada como

agregado em diferentes aplicações conforme sua composição.

O resíduo cerâmico quando britado pode ser utilizado em aterros, projeto de

terraplenagem, como agregado em concretos, ou misturados com o solo em camadas de

pavimentos com baixo tráfego. Mas quando finamente moídos pode apresentar propriedades

pozolânicas, que favorecem sua utilização em argamassas de assentamento e revestimento. A

utilização desses resíduos em concreto e pavimentação tem sido objeto de vários estudos

(BICCA, 2000; DIAS, 2004; FONSECA, 2006; REDIVO, 2011; RIBEIRO, 2009). Para

Gonçalves e Moura (2007, p. 2), uma alternativa para a utilização dos resíduos cerâmicos é na

substituição parcial do cimento Portland como material pozolânico em argamassas e

concretos.

Fonseca (2006), em seu trabalho, utilizou resíduo de telhas como agregado graúdo em

concreto, com percentagem de substituição de 50% e 100% de agregado natural por resíduo

29

cerâmico, com 7 e 28 dias de cura. Observou que o concreto com substituição não sofreu

alteração significativa se comparado com o concreto de referência, concluindo que os resíduos

cerâmicos podem ser utilizados como agregado graúdo em concreto.

Redivo (2011), em seu trabalho, utilizou os resíduos de tijolos e telhas misturados com

solo, como camadas de pavimento com baixo volume de tráfego e observou que os melhores

resultados foram obtidos com percentagem de 50% de solo e 50% de resíduo cerâmico. Pelos

resultados obtidos conclui que os resíduos cerâmicos misturados com solo em percentagem

adequada podem ser utilizados como camadas de pavimento com baixo volume de tráfego.

2.7 APLICAÇÃO DO RESÍDUO CERÂMICO COMO MATERIAL POZOLÂNICO

Por possuir um processo produtivo de custo muito elevado, a diminuição de custos é o

principal motivo para a fabricação de cimento Portland composto, seja ele com adições de

materiais pozolânicos, cimentantes ou fíller calcário. Outro problema preocupante e que

também é objetivo dos estudos realizados é a atenuação da emissão de gases poluentes

oriundos dessa fabricação, pois esse processo gera alta emissão de gases poluentes. A

utilização de alguns resíduos nesse processo tem melhorado as propriedades do cimento

refletindo nos produtos finais como argamassas e concretos (OLIVEIRA, 2012).

Quimicamente o hidróxido de cálcio Ca(OH)2 mais conhecido como – CH, diminui a

resistência do cimento, assim como aumenta a sua porosidade aumentando consequentemente

a permeabilidade do produto final. O cimento com adições de materiais pozolânicos consome

o hidróxido de cálcio, produzindo compostos cimentícios resistentes, como exemplo, o

Silicato de Cálcio Hidratado - C - S – H (VIEIRA, 2005).

Os materiais pozolânicos são silicosos ou silicoaluminosos que em estado natural não

possuem boas propriedades aglomerantes, mas quando submetidos há processos de divisões

em finos e acrescentado água, passam a ter propriedades aglomerantes quando reage com o

hidróxido de cálcio Ca(OH)2, esse fenômeno é denominado de reatividade pozolânica ou

atividade pozolânica (ABTN, 1992).

Segundo a NBR 12653 (ABTN, 1992), as pozolanas possuem as seguintes divisões:

Pozolanas naturais - Materiais de origem vulcânica, geralmente de caráter petrográfico

ácido (65% de 𝑆𝑖𝑂2) ou de origem sedimentar com atividade pozolânica.

Pozolanas artificiais - Materiais provenientes de tratamento térmico ou subprodutos

industriais com atividade pozolânica.

30

Argilas calcinadas - Materiais provenientes de calcinação de certas argilas submetidas a

temperaturas, em geral, entre 500°C e 900°C, de modo a garantir a sua reatividade com

hidróxido de cálcio.

Cinzas volantes - Resíduos finamente divididos que resultam da combustão de carvão

mineral pulverizado ou granulado com atividade pozolânica.

Outros materiais - Materiais não-tradicionais, tais como: escórias siderúrgicas ácidas,

cinzas de resíduos vegetais, rejeito de carvão mineral.

Segundo a mesma norma brasileira regulamentadora supracitada as pozolonas também

são classificadas de acordo com as condições gerais. Elas são classificadas como:

Classe N - Pozolanas naturais e artificiais, como certos materiais vulcânicos de caráter

petrográfico, ácido “cherts” silicosos, terras diatomáceas e argilas calcinadas.

Classe C - Cinza volante produzida pela queima de carvão mineral em usinas

termoelétricas.

Classe E - Qualquer pozolana cujos requisitos diferem das classes anteriores.

Segundo Araújo Junior e Rondon (2008), é possível avaliar a reatividade da pozolona

quanto a sua finura, sendo que quanto mais fino o material, maior é a superfície específica e

maior a área de contato, por esse motivo maior será a reatividade pozolânica.

Os resíduos cerâmicos quando finamente moídos podem ser reincorporados na

produção de novos produtos cerâmicos, ou podem ser utilizados como material pozolânico em

argamassas de assentamento e revestimento. Esse assunto tem sido objeto de vários estudos

como o dos autores, ALCANTARA e NOBREGA, 2011; NASCIMENTO JUNIOR, 2011;

MARIA e ALMEIDA 2008; MENDES e BORJA 2007;OLIVEIRA, 2012; PINHEIRO 2008;

VIEIRA, 2005.

O trabalho de Araújo Junior e Rondon (2008) utilizou os resíduos de blocos cerâmicos

moídos, com percentagem de substituição 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% e 90% na

produção de argamassas de idade 14, 28 e 63 dias. Observaram que os melhores resultados

tiveram 70% e 80% de substituição do cimento por resíduo cerâmico moído. Concluíram que

o resíduo cerâmico moído em percentagem adequada pode ser utilizado como substituição

pozolânica em argamassas.

O trabalho de Nascimento Junior (2011) utilizou resíduos de blocos cerâmicos moídos

com percentagem de substituição 10%, 20%, e 30% na produção de concreto aos 28 dias de

31

idade. Observou que o melhor resultado comparado com o concreto de referência foi com

10% de substituição, onde houve um acréscimo na resistência à compressão axial. Já os

concretos com substituição de 20% e 30% apresentaram um decréscimo em relação ao

concreto de referência. Conclui que os resultados obtidos foram bons, mas existe a

necessidade de realizar novos ensaios mais abrangentes.

Ribeiro (2009) em seu trabalho abordou sobre a reutilização do resíduo cerâmico no

processo produtivo. O resíduo cerâmico gerado antes da cozedura pode ser reaproveitado

100% na produção do produto cerâmico. Por não possuir destino adequado é necessário fazer

estudos para viabilizar soluções. Uma das soluções para evitar o desperdício desse material é

reincorporar esse resíduo em forma de pó na produção de novos produtos cerâmicos. A

utilização desse material em percentagem de até 10% na composição final da pasta traz

benefícios como reduções nos tempos de secagem e nos efeitos de retração, além de encontrar

um destino adequado para esse resíduo evitando a poluição do meio ambiento com o acúmulo

desse rejeito.

2.8 ARGAMASSAS

Segundo Isaia (2010) argamassas são materiais de construção, com propriedades de

endurecimento, obtidos a partir da mistura homogênea de um ou mais aglomerantes, agregado

miúdo (areia) e água, podendo conter ainda aditivos e adições.

Segundo Bezerra (2010) as argamassas são constituídas por material ativo e inerte, ou

seja, a parte ativa são os materiais com propriedades ligantes e de endurecimento que são

cimento, e a cal, e a parte inerte são os agregados miúdos, como exemplo, areia ou brita. O

material inerte oferece uma economia no produto final por aumentar o seu volume e ajudar a

diminuir a retração por secagem. Em sua composição pode haver aditivos orgânicos que

melhoram algumas propriedades, como exemplo, a trabalhabilidade4.

Os principais tipos de argamassas são de assentamento de alvenarias e de revestimento,

podendo ser como emboço, reboco ou revestimento de camada única de paredes e tetos, além

de contra pisos, assentamento e como rejunte de revestimento (ISAIA 2010). Mantendo o foco

do trabalho abordaremos apenas argamassas de revestimento de paredes conhecido mais

popularmente de reboco, e argamassa de assentamento de alvenaria.

4 Consistência e plasticidade adequadas ao processo de execução, além de uma elevada retenção de água.

32

De acordo com NBR 13281 (ABNT 1995) as argamassas podem ser classificadas de

acordo com a tabela 1.

Tabela 1 Exigências mecânicas e reológicas para argamassas

Características Identificação Limites Método

Resistência à

compressão aos 28

dias (MPa)

I

II

III

0,1 e 4,0

4,0 e 8,0

8,0

NBR 13279

(ABNT, 2004)

Capacidade de

retenção de água

(%)

Normal

Alta 80 e 90

90

NBR 13277

(ABNT, 1995)

Teor de ar

incorporado (%)

A

B

C

8

8 e 18

18

NBR 13278

(ABNT, 1995)

Fonte: NBR 13281 (ABNT 2001)

2.8.1 Argamassa de Assentamento de Alvenaria

As argamassas de assentamento de alvenaria são usadas como juntas, para a elevação

de paredes e muros de tijolos ou blocos. As principais funções da junta de argamassa de

alvenaria são unir os tijolos ou blocos fazendo uma parede, contribuir com os esforços

laterais, distribuir uniformemente as cargas que atuam na parede, selar as juntas garantindo a

infiltração da água e a penetração da água das chuvas, corrigir deformações dos tijolos ou

blocos oriundas do processo de fabricação (ISAIA, 2010).

Para cumprir essas funções é necessário que existam algumas propriedades como:

trabalhabilidade, aderência, resistência mecânica, e capacidade de absorver deformações

(ISAIA, 2010).

2.8.2 Argamassa de Revestimento

As argamassas de revestimento são utilizadas para revestir paredes, muros e tetos, de

modo que protejam a estrutura contra a ação do intemperismo, integrar o sistema de vedação e

33

regularizar as imperfeições da superfície, e em seguida poder receber acabamento de

revestimento cerâmico ou pintura (ISAIA 2010).

Estas argamassas podem ser constituídas por várias camadas com características e

funções específicas sendo elas: chapisco, emboço, reboco, camada única e revestimento

decorativo monocamada.

Chapisco: “é a camada de preparação da base, de espessura irregular e tem como

finalidade uniformizar a superfície quanto à absorção e melhorar a aderência do

revestimento” (BEZERRA, 2010).

Emboço: é a camada posterior ao chapisco que tem como objetivo cobrir e regularizar as

imperfeições da base (ISAIA, 2011).

Reboco: é a camada posterior ao emboço, que tem como objetivo cobrir as imperfeições

deixadas pelo emboço, e é a camada que recebe o revestimento decorativo (ISAIA, 2011).

Camada única: é a camada composta por um único material, esse revestimento único é

aplicado diretamente na base, e é a camada que recebe a camada decorativa (ISAIA,

2011).

Revestimento decorativo monocamada: é a camada de revestimento único e que já é a

camada decorativa (ISAIA, 2011).

A Figura 20 representa as camadas de revestimento, chapisco, emboço e reboco, citadas

anteriormente:

Figura 20 Camadas de revestimento

Fonte:cimento.org

34

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Cimento

Para o desenvolvimento do trabalho foi utilizado o cimento Portland CPIIF-32 da marca

CIMPOR Brasil. Este cimento foi utilizado por não conter adições de pozolana em sua

composição, pois os resíduos cerâmicos moídos foram utilizados com esta função. O cimento

foi acondicionado em sacos plásticos lacrados para evitar hidratação.

3.1.2 Cal

A cal utilizada foi a Carbomil. A cal foi retirada da embalagem comercial e

acondicionada em sacos plásticos devidamente lacrados de forma a não modificar as

propriedades originais.

3.1.3 Resíduos Cerâmicos Moídos

O resíduo cerâmico utilizado neste trabalho foi oriundo da cidade de Santa Luzia- PB,

da Cerâmica Quipauá. Foram coletados resíduos de tijolos e telhas e posteriormente

beneficiados através dos processos de britagem, moagem e peneiramento. O resíduo utilizado

passou na peneira ABNT n° 200 com abertura de 0,074 mm na malha.

3.1.4 Agregado Miúdo

Foi utilizado como agregado miúdo, areia proveniente do Rio Paraíba. A areia foi seca

em estufa a uma temperatura de 110 ºC, passada em peneira ABNT nº 4 (4,8 mm), sendo

desprezado o material retido.

3.1.5 Água

Foi utilizada água potável, fornecida pela Companhia de Águas e Esgotos da Paraíba,

para o sistema de abastecimento da cidade de Campina Grande – PB.

35

3.2 METODOLOGIA

3.2.1 Beneficiamento do Resíduo Cerâmico

Os resíduos de telhas e blocos cerâmicos foram britados com o auxílio de um britador

de mandíbulas com o intuito de uniformizar o diâmetro. Em seguida, foi submetido ao

processo de moagem em um moinho de bolas por um período de 2 horas.

Posteriormente foi realizado o peneiramento do material resultante da moagem em

peneira ABNT n° 200 com abertura de 0,074 mm na malha.

Os ensaios foram realizados no laboratório de reciclagem da Universidade Federal de

Campina Grande devido a impossibilidade do seu beneficiamento nos laboratórios da

UFERSA.

3.2.2 Traços de assentamento e revestimento

Nesse trabalho foram utilizados dois tipos de argamassas, de assentamento e

revestimento. Para cada tipo de argamassa têm-se as argamassas de referência que não

apresentam adição de resíduo cerâmico moído (sem RC) em sua composição, nas proporções

1:2:9 (cimento:cal:areia) e 1:1:6 (cimento:cal:areia), respectivamente. As argamassas com

adições de resíduo cerâmico foram confeccionas com percentuais de 50%, 60% e 70% como

substituto parcial do cimento.

Tabela 2 Traços de assentamento e revestimento estudados

Traço Substituição do RC Traço

(Cimento: RC: Cal: Areia)

1: 2: 9

0 % 1: 0: 2: 9

50 % 0,5: 0,5: 2: 9

60 % 0,4: 0,6: 2: 9

70 % 0,3: 0,7: 2: 9

1: 1: 6

0 % 1: 0: 1: 6

50 % 0,5: 0,5: 1: 6

60 % 0,4: 0,6: 1: 6

70 % 0,3: 0,7: 1: 6

Fonte: Própria

36

3.2.3 Determinação da Massa Unitária

A massa unitária dos materiais constituintes das argamassas foi determinada de acordo

com a NBR 7251 (ABNT, 1982) que determina massa unitária de um agregado no estado

solto. Para a realização deste ensaio foi utilizado um recipiente com volume conhecido (1

dm3).

Essa propriedade foi determinante para transformar os traços das argamassas

encontrados em volume na literatura, para traços em massa. Essa transformação permitiu a

pesagem dos materiais constituintes para a confecção das argamassas estudadas.

Tabela 3 Transformações dos traços de volume para massa

Traço Substituição

do RC

Traço em volume (m3)


Traço em massa (kg)


1: 2: 9

0 % 1: 0: 2: 9 1: 0: 0,78: 12,65

50 % 0,5: 0,5: 2: 9 0,5: 0,5: 0,43: 0,78

60 % 0,4: 0,6: 2: 9 0,4: 0,52: 0,78: 12,65

70 % 0,3: 0,7: 2: 9 0,3: 0,6: 0,78: 12,65

1: 1: 6

0 % 1: 0: 1: 6 1: 0: 0,39: 8,44

50 % 0,5: 0,5: 1: 6 0,5: 0,43: 0,39: 8,44

60 % 0,4: 0,6: 1: 6 0,4: 0,52: 0,39: 8,44

70 % 0,3: 0,7: 1: 6 0,3: 0,6: 0,39: 8,44

Fonte: Própria

As massas unitárias determinadas através de ensaios para cada material constituinte das

argamassas podem ser observadas na Tabela 4. Essa propriedade foi utilizada na

transformação dos traços definidos em volume para traços em massa.

Tabela 4 Massa unitária dos materiais constituintes das argamassas

Cimento

(g/cm3)

Resíduo Cerâmico

(g/cm3)

Cal

(g/cm3)

Areia

(g/cm3)

1,055 0,9085 0,4144 1,4835

Fonte: Própria

37

3.2.4 Determinação do Índice de Consistência das Argamassas

De acordo com a NBR 13276 (ABNT, 2002) foi determinado o índice de consistência

das argamassas através do uso da mesa de consistência, mais conhecida como flow table.

O ensaio consiste na medida do espalhamento de uma quantidade de argamassa

inicialmente moldada em fôrma tronco-cônico sobre a mesa de consistência (Figura 21).

Figura 21 Esquema do ensaio de determinação do índice de consistência, para determinação do

espalhamento (“D”) mesa de consistência flow table

Fonte: SILVA (2006)

De acordo com a NBR 13276 (ABNT, 2002) para realizar o ensaio é necessário seguir

os seguintes passos:

Primeiro passo: É necessário colocar no tronco cônico três camadas, sendo a primeira

camada moldada com 15 golpes com o soquete, de maneira a distribuí-las

uniformemente, a segunda camada moldada com 10 golpes, a terceira camada moldada

com 5 golpes e por fim retira-se o excesso com uma régua metálica rente à borda do

molde tronco-cônico. Na Figura 22 observa-se a moldagem do tronco cônico.

Figura 22 Primeiro passo para o ensaio da mesa de consistência

Fonte: BEZERRA (2010)

38

Segundo passo: Retira-se o molde tronco-cônico e aciona-se a manivela da mesa de

modo que o movimento de subida e decida da mesa efetue 30 golpes em um tempo de 30

segundos. Na Figura 23 observa-se a desmoldagem e em seguida o acionamento da

manivela.

Figura 23 Segundo passo para o ensaio da mesa de consistência


Terceiro passo: Imediatamente após a última queda da mesa, mede-se com o auxílio de

um paquímetro o espalhamento da argamassa. Na Figura 24 observa-se o espalhamento

da argamassa.

Figura 24 Terceiro passo para o ensaio da mesa de consistência


Através do índice de consistência é possível determinar a relação água/aglomerante, ou

seja, o teor de água para cada tipo de argamassa estudada. De acordo com a NBR 13276

(ABNT, 2002) é necessário repetir o ensaio até que se obtenha um espalhamento de 255 mm

± 10 mm..

39

3.2.5 Preparação e Moldagem das Argamassas

As argamassas foram preparadas fazendo-se a homogeneização dos materiais, em

argamassadeira mecânica com capacidade de 5l (Figura 25). Os corpos de prova foram

confeccionados em moldes cilíndricos com dimensão 5cm x10cm (diâmetro x altura) de

acordo com as exigências da NBR 7215 (ABNT, 1996).

Figura 25 Homogeneização dos materiais na argamassadeira


Os corpos de prova foram moldados com 4 camadas iguais, sendo cada camada

submetida a 30 golpes com soquete padronizado, de acordo com referida norma. Após 24

horas da moldagem os corpos de prova foram desmoldados e identificados. Para cada idade,

tipo de argamassa e proporções foram confeccionados 5 corpos de prova. Contabilizando um

total 80 corpos de prova para a realização do estudo. A Figura 26 mostra os corpos moldados

e identificados.

Figura 26 Moldagem dos corpos de prova

Fonte: Própria

40

3.2.6 Tempo de Cura

Depois da confecção, os corpos de provas, foram submetidos a cura em câmara úmida,

que corresponde a um reservatório cheio de água em temperatura 23°C. Neste reservatório foi

adicionado cal para evitar carbonatação das argamassas. A Figura 27 mostra os corpos de

prova na câmara úmida imersos em água.

Figura 27 Corpos de prova em câmara úmida

Fonte: própria

Os corpos de prova foram curados por períodos de 14 e 28 dias de idade, onde

posteriormente foram submetidos a ensaios mecânicos.

3.2.7 Caracterização química

Na caracterização química realizada para os materiais, cimento, resíduo de cerâmica

vermelha e a cal, foi utilizada a técnica utilizada de espectrometria de fluorescência de raios-

X (FRX). Esta técnica baseia-se no principio de que a absorção de raios-X pelo material

provoca a ionização interna dos átomos, gerando uma radiação característica conhecida como

“fluorescência”. Nesta análise são obtidos os óxidos presentes (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO,

MgO, K2O, Ti2O, entre outros).

As análises foram realizadas no Laboratório de Caracterização, da Unidade Acadêmica

de Engenharia de Materiais do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de

Campina Grande – PB.

41

3.2.8 Caracterização física do agregado miúdo

Os materiais utilizados passaram por um processo de caracterização inicial. Na Tabela

5 estão apresentados todos os ensaios para caracterização física.

Tabela 5 Ensaios realizados para caracterização física dos materiais

Ensaio Norma da ABNT

Módulo de finura NBR 11579 (ABNT, 1991)

Massa unitária NBR 7251 (ABNT, 1982)

Massa específica real NBR’s 6474 (ABNT, 1998) e 9776 (ABNT, 1987)

Granulometria NBR 7217 (ABNT, 1982)

Teor de materiais pulverulentos NBR 7219 (ABNT, 1982)

Superfície específica (Blaine) NBR NM 76 (ABNT, 1998)


3.2.9 Determinação das Propriedades Mecânica

Para a realização do ensaio de resistência à compressão simples foi necessário seguir as

exigências da NBR 7215 (ABNT, 1996). Foram ensaiados 5 corpos de prova para cada

composição e para cada período de cura estudado. A prensa utilizada foi a SHIMADZU AG-

IS com célula de 100 kN (Figura 28).

O ensaio foi realizado no laboratório de reciclagem da Universidade Federal de

Campina Grande.

42

Figura 28 Máquina de compressão simples

Fonte: Própria

43

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

4.1.1 Cimento

Na Tabela 6 está representada a análise química do cimento CPII F-32 utilizado para a

composição das argamassas.

Tabela 6 Composição química do cimento

CaO 39,957 %

SiO2 21,623%

MgO 11,539%

Al2O3 10,296%

SO3 9,297%

P2O5 1,449%

Fe2O3 1,117%

Outros óxidos <5%

Fonte: Própria

Analisando os resultados obtidos na Tabela 6, pode-se observar que o cimento apresenta

como principais constituintes o óxido de cálcio (CaO) e de dióxido de silício (SiO2)

correspondendo a 39,98% e 21,63% respectivamente. De acordo com os resultados obtidos

recomenda-se a utilização deste cimento para produção de argamassas de assentamento e

revestimento (ABCP, 2005 apud POUEY, 2006).

4.1.2 Cal

Na Tabela 7 são apresentados os resultados da composição química da cal Carbomil,

utilizada na composição das argamassas.

44

Tabela 7 Composição Química da Cal

CaO 71,695 %

MgO 15,081 %

SiO2 1,596 %

Al2O3 0,943 %

K2O 0,342 %

SO3 1,596 %

Fe2O3 0,160 %

CuO 0,008 %

Perda ao Fogo 9,96%

Fonte: Própria

De acordo com os resultados obtidos, observa-se que a cal possui um elevado teor de

óxido de cálcio (CaO) e baixo teor de óxido de magnésio (MgO), sendo os valores de 71,7% e

15,08% respectivamente. De acordo com esta composição a cal pode ser considerada como

sendo calcítica por apresentar como principal constituinte o óxido de cálcio (CaO). Esta

composição favorece a utilização desta cal para produção de argamassas de assentamento e

revestimento (SILVA, 2006).

4.1.3 Resíduo cerâmico

Na Tabela 8 estão contidos os resultados da composição química do resíduo cerâmico

utilizado neste trabalho como substituto parcial do cimento. De acordo com os resultados

obtidos, pode-se observar que o material apresenta maiores teores de sílica (SiO2) e de

alumina (Al2O3), correspondendo a 51,24% e 26,09% respectivamente, enquanto os demais

óxidos apresentam valores abaixo de 10%. A coloração vermelha do material após queima é

decorrente do teor de óxido de ferro (Fe2O3) presente, que neste caso é superior a 9%.

45

Tabela 8 Composição química do resíduo cerâmico

SiO2 51,24

Al2O3 26,09

Fe2O3 9,67

K2O 3,76

MgO 3,17

CaO 1,72

Na2O 0,97

TiO2 0,97

DM 0,97

Perda ao Fogo 1,44

Fonte: Própria

Na Tabela 9 estão contidos os resultados das propriedades químicas para o índice de

atividade pozolânica, com parâmetros estabelecidos pela NBR 12653 (ABNT, 1992) e ASTM

C 618 (1991).

Tabela 9 Propriedades fisicas e químicas para o índice de atividade pozolânica

Propriedades NBR 12653

(ABNT, 1992)

ASTM C

618 (1991)

Resultados (%)

RC

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (% min.) 70 70 87

SO3 (% máx.) 4 - 0,14

Teor de umidade (% máx.) 3 - -

Perda ao fogo (% máx.) 10 10 1,44

Partículas > 45 µm (% máx.) 34 34 -

Fonte: Própria

Analisando os resultados da Tabela 9, observa-se que o valor obtido para o somatório

de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 foi de 87% sendo superior ao mínimo estabelecido pelas normas

NBR 12653 (ABNT, 1992) e ASTM C 618 (1991).

A perda ao fogo foi de 1,44% sendo inferior aos limites estabelecidos por norma. O

resíduo cerâmico atendeu aos parâmetros exigidos pela NBR 12653 (ABNT, 1992) e ASTM

C 618 (1991) para caracterizar um material como sendo pozolânico.

46

4.1.4 Areia

Na Tabela 10 estão apresentados os resultados obtidos para caracterização do agregado

miúdo, seguindo as prescrições estabelecidas pelas normas da ABNT.

Tabela 10 Propriedades do agregado miúdo (areia)

Ensaio Norma da ABNT Resultados

Obtidos

Massa unitária (g/cm3)

NBR 7251 (ABNT,

1982) 1,4835

Massa específica real (g/cm3)

NBR 9776 (ABNT,

1987) 2,63

Teor de materiais pulverulentos (%) NBR 7219 (ABNT,

1982) 14,3

Granulometria

Diâmetro máximo

(mm) NBR 7217 (ABNT,

1982)

4,80

Módulo de finura

(%) 5,5

Fonte: própria

Para o módulo de finura o valor encontrado foi de 5,5% sendo classificado como areia

de granulometria grossa, pois o valor encontrado é superior a 3,2% de acordo com a NBR

7211 (ABNT, 1982). O diâmetro máximo obtido para este agregado é de 4,8 mm

4.2 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA

De acordo com o ensaio realizado para determinação do índice de consistência das

argamassas estudadas a quantidade de água obtida para uma massa de 1000 g, que

corresponde à mistura de cimento, cal e areia para argamassas de referência e resíduo

cerâmico para as argamassas com RC, foi de 185 ml. Para todas as composições estudadas,

foi obtido o mesmo índice de consistência, ou seja, a quantidade de água utilizada para

confecção das argamassas foi igual para cada tipo de traço e percentagem de substituição.

47

4.3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES

A Figura 29 apresenta as resistências das argamassas de assentamento 1:2:9 de

referência e com substituição parcial do resíduo cerâmico pelo cimento Portland aos 14 e 28

dias de cura.

Figura 29 Resistências das argamassas de assentamento

Fonte: Própria

De acordo com os resultados obtidos observou-se que os resultados não foram

satisfatórios, pois, as resistências das argamassas com substituição parcial do resíduo

cerâmico pelo cimento foram inferiores as resistências das argamassas de referência, tanto aos

14 quanto aos 28 dias de cura.

A Figura 30 apresenta as resistências das argamassas de revestimento 1:1:6 de

referência e com substituição parcial do resíduo cerâmico pelo cimento Portland aos 14 e 28

dias de cura.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

14 dias 28 dias

RC

S (M

Pa) 0%

50%

60%

70%

48

Figura 30 Resistências das argamassas de revestimento

Fonte: Própria

De acordo com os resultados obtidos observou-se que os resultados também não foram

satisfatórios, pois, as resistências das argamassas com substituição parcial do resíduo

cerâmico pelo cimento foram inferiores as resistências das argamassas de referência, tanto aos

14 quanto aos 28 dias de cura.

O motivo pelo qual os valores das resistências das argamassas com resíduo cerâmico,

como material constituinte, terem sido inferiores aos das argamassas de referência foi

provavelmente ocasionado pelo tempo insuficiente para as reações pozolânicas ocorrerem.

Como se trata de uma reação lenta ela poderia ser desenvolvida com o decorrer do tempo, ou

seja, para um período de cura maior. Outro fator que pode ter sido responsável por baixas

resistências é o percentual de substituição.

Os percentuais utilizados nesta pesquisa foram determinados a partir de estudos da

literatura que tiveram como propósito viabilizar a utilização de um maior percentual de

substituição para que ao final fossem obtidas argamassas com menor consumo de cimento

Portland.

Observa-se também que o traço 1:1:6 apresenta resistências superiores aos traços 1:2:9,

implicando que a redução da cal favorece o ganho de resistência.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

14 dias 28 dias

RC

S (M

Pa) 0%

50%

60%

70%

49

4.4 CLASSIFICAÇÃO DAS ARGAMASSAS

De acordo com a norma 13281 (ABNT 1995) as argamassas de assentamento 1:2:9

podem ser classificadas como argamassas do tipo I pois, os valores obtidos foram superiores a

0,1 MPa, estando entre o intervalo de 0,1 e 4MPa aos 28 dias de cura.

Para as argamassas de revestimento 1:1:6 observou-se que as mesmas podem ser

classificadas como argamassas do tipo I de acordo com a referida norma, estando também os

valores entre 0,1 e 4MPa.

50

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que:

Todas as matérias primas utilizadas atenderam as exigências estabelecidas

pelas normas da ABNT, possibilitando a utilização destas para a produção de

argamassas de assentamento e revestimento;

De acordo com as exigências químicas, o resíduo cerâmico pode ser utilizado

como material pozolânico;

As argamassas de referência apresentaram resistência superior quando

comparadas as argamassas com resíduo cerâmico;

As argamassas foram classificadas como sendo tipo I;

A investigação da utilização deste resíduo como material alternativo em

argamassas é muito importante por que podem reduzir os impactos ambientais

causados pelo acúmulo dos rejeitos, pela fabricação da cerâmica, e pela redução do

consumo do cimento Portland, diminuindo também os custos de uma obra.

Pelos resultados obtidos se faz necessário uma pesquisa mais detalhada para

determinar as várias vantagens de se utilizar o resíduo cerâmico e principalmente

verificar a resistência das argamassas para um período de cura maior.

51

6 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS

Estudos sobre o balanço energético das atividades de beneficiamento (moagem,

tratamento térmico, etc.) e a viabilidade econômica na utilização destes materiais em escala

industrial.

Avaliação da influência dos teores de material pozolânico em substituição parcial ao

cimento Portland, aumentando os percentuais de substituição e os dias de cura;

Avaliação da influência dos teores de material pozolânico em substituição parcial da

cal, variando-se os percentuais de substituição;

Avaliação da influência dos teores do resíduo cerâmico como agregado miúdo em

substituição da areia, variando-se os percentuais de substituição;

52

REFERÊNCIAS

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.

______. NBR 7211: Agregados para concreto – Especificação. Rio de Janeiro, 1982.

______. NBR 7215: Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão. Rio de

Janeiro, 1996.

______. NBR 7217: Determinação de composição granulométrica dos agregados. Rio de

Janeiro, 1982.

______. NBR 7219: Determinação do teor de materiais pulverulentos nos agregados. Rio de

Janeiro, 1982.

______. NBR 7251: Agregados no estado solto – Determinação da massa unitária. Rio de

Janeiro, 1982.

______. NBR 9776: Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do

frasco de Chapman. Rio de Janeiro, 1987.

______. NBR 10004: Resíduos sólidos – classifica os resíduos sólidos quanto aos seus riscos

potenciais ao meio ambiente e à saúde pública. Rio de Janeiro, 1986.

______. NBR 12653: Materiais Pozolânicos – Exigências químicas e físicas. Rio de Janeiro,

1992.

______. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos –

Preparo da mistura e determinação de consistência. Rio de Janeiro, 1995.


Determinação da retenção de água. Rio de Janeiro, 1995.


Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 1995.


Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2004.

______. NBR 13281: Argamassa industrializada para assentamento de paredes e revestimento

de paredes e tetos. Rio de Janeiro, 2001.

ADVEN Disponível em:

<http://adven.webnode.com.br/news/salva%C3%A7%C3%A3o%20em%20potes%20de%20b

arro/>. Acesso em: 26 ago. 2013.

AMIGONERD Disponível em: <http://amigonerd.net/exatas/engenharia/ceramicas-

vermelhas>. Acesso em: 26 ago. 2013

53

ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS FABRICANTES DE CERÂMICA PARA

REVESTIMENTO – ANFACER. História da cerâmica: origem da cerâmica no Brasil.

Disponível em: <http://www.anfacer.org.br>. Acesso em: 08 jul 2013.

ALCANTARA, Paloma; NOBREGA, Ana; Desenvolvimento de Argamassas para

Revestimento Utilizando Resíduos de Cerâmica Vermelha de Caruaru/Pe como Material

Pozolânico e/ou Agregado Alternativo. Caruaru, IFPE, 2011.

AZEVEDO, Ana Katarina et al. Principais atividades econômicas do Rio Grande do Norte

E os impactos ambientais relacionados: Artigo Cientifico , 04 abr. 2006.

BAUER, F.L.A. Materiais de construção. Editora Livros Técnicos e Científicos, 5ªEdição,

Rio de Janeiro, 1994.

BELLOSAZULEJO Disponível em:

<http://www.belloazulejo.com.br/azulejoscoloniais.html>. Acesso em: 26 ago. 2013.

BEZERRA, Izabelle Marie Trindade. Cinza da casca do arroz utilizada em argamassas de

assentamento e revestimento. 2010. 109 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal

De Campina Grande Centro De Tecnologia E Recursos Naturais Programa De Pós-graduação

Em Engenharia Civil E Ambiental, Campina Grande – Pb, 2010

BICCA, Ismael da Silva. Estudo da viabilidade de utilização do rejeito cerâmico, como

agregado graúdo, na produção de concreto com características estruturais. 2000. 86 f.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul,

Porto Alegre, 2000.

CARVALHO, O. O. O pólo cerâmico do Seridó, no Rio Grande do Norte: características e

peculiaridades. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 47. 2003, João Pessoa.

Anais... João Pessoa, 2003.

CERAMICASANTANABA Disponível em: <http://ceramicasantanaba.com.br/historia/>.

Acesso em: 26 ago. 2013.

CIMENTO Disponível em: <http://www.cimento.org/>. Acesso em: 26 ago. 2013

DIAS, João Fernando. Avaliação de resíduos da fabricação de telhas cerâmicas para seu

emprego em camadas de pavimento de baixo custo. 2004. 251 f. Tese (Doutorado em

Engenharia de Construção Civil e Urbana) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,

São Paulo, 2004.

FACHINI, Daniela. Aglomerante Alternativo para Construção Civil.2010. 81 f.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Tecnólogica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

FERREIRA, Ruan Landolfo Da Silva.Identificação E Disposição Final Dos Resíduos

Sólidos Gerados Na Fabricação De Cerâmica Vermelha No Vale Do Assú/Rn.2012. 66 f.

Monografia (Bacharel) - Universidade Federal Rural Do Semi-árido, Assu, 2012.

54

FONSECA, Adriana Pinheiro. Estudo Comparativo De Concreto Com Agregado Graúdo

Reciclado De Telha E Agregado Graúdo Natural. 2006. 184 f. Dissertação (Mestrado) -

Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.

FREIRE , Wesley Jorge. Tecnologias e materiais alternativos de construção / Wesley Jorge

Freire, Antonio Ludovico Beraldo (coord.) – campinas, SP: Editora da INCAMP, 2003

ISAIA, G.C. Materiais de construção e princípios de ciência e engenharia de materiais. 2.

ed. São Paulo: IBRACON, 2010.

GONLÇALVES, Jardel Pereira; MOURA, Washignton Almeida. Uso de Residuos solidos

como materiais de Construção: uma alternativa para a redução do impacto no setor da

construção civil. Diálogos e Ciência, n. , p.1-15, 10 maio 2007.

JUNIOR, Carlos César de Araujo; RONDON, Odilar Costa. Reaproveitamento De Resíduos

De Cerâmica Vermelha Na Construção Civil.n. , p.1-16, 2008.

MADTELHAS Disponível em: <http://www.madtelhas.com.br/32.html>. Acesso em: 26 ago.

2013.

MENDES, Bruno Silva; BORJA, Edilberto Vitorino. Estudo Experimental Das

Propriedades Físicas De Argamassas Com Adição De Resíduos De Cerâmicas

Vermelhas Recicladas. RN n. , p.1-9,2007.

MME. Análise-síntese da transformação mineral no Brasil. Brasília: SGM, 2009.

MUSEUTEATROROMANO Disponível em:

<http://www.museuteatroromano.pt/aexposicao/exppermanente/listagemdepecas/Paginas/Talh

a.aspx>. Acesso em: 26 ago. 2013.

NASCIMENTO JUNIOR, Agnaldo. Avaliação Da Resistência À Compressão De Concreto

Utilizando Adição De Resíduos De Cerâmica Vermelha.2011. 65 f. Monografia

(Aprovação da Disciplina) - Universidade Estadual De Feira De Santana, Feira de Santana,

2011.

NASCIMENTO, W. S. dos A. Avaliação dos Impactos ambientais gerados por uma

indústria cerâmica típica da região do Seridó/RN. 2007. 184f. Dissertação (Mestrado em

Engenharia Mecânica) – Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade

Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2007.

OLIVEIRA, F. E. M. Acompanhamento da produção industrial em cerâmica da

microrregião do vale do Assu: estudo de caso, 2011. Monografia (Graduação) –

Bacharelado em Ciência e Tecnologia, Universidade Federal Rural do Semi-Árido – Angicos-

RN, 2011.

PAULETTI, M. C. Modelo para introdução de nova tecnologia em agrupamentos de

micro e pequenas empresas: Estudo de caso das indústrias de cerâmica vermelha no

Vale do Rio Tijucas. Florianópolis: UFSC, 2001. 154p. Dissertação (mestrado em

Engenharia de Produção) – Universidade Federal de Santa Catarina, 2001.

55

POUEY, M. T. F. Beneficiamento da cinza de casca de arroz residual com vistas à

produção de cimento composto e/ou pozolânico. Tese de Doutorado. Universidade Federal

do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Porto Alegre – RS, 2006.

REDIVO, Israel Maccari. Utilização de resíduo de cerâmica vermelha em misturas com

solo para construção de camadas de pavimentos com baixo volume de tráfego. 160 p.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico,

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011.

RIBEIRO, Jorge Lima. Resíduos Cerâmicos: Gestão e Valorização como Agregados. 2009.

161 f. Tese (Mestraddo) - Universidade do Porto Faculdade de Engenharia, Portugual, 2009.

SEBRAE. Cerâmica Vermelha. Estudos de mercado SEBRAE/ESPM – relatório completo.

São Paulo: Sebrae Nacional, 2008.

SINDICERMF Disponível em:

<http://www.sindicermf.com.br/?link=not%EDciaseeventos&cd_noticia=2>. Acesso em: 26

ago. 2013.

SILVA, Jussara Severo Da. Estudo do reaproveitamento dos resíduos sólidos industriais

na região metropolitana de João pessoa (Bayeux, Cabedelo, João Pessoa e Santa Rita) -

PB. 2004. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Urbana) - Universidade Federal da

Paraíba, João Pessoa, 2004.

SILVA, R. P. Argamassas com adição de fibras de polipropileno – Estudo do

comportamento reológico e mecânico. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo.

São Paulo – SP, 2006.

TEL Disponível em: <http://www.tel.com.br/product/manilha-o-300mm-tubo-em-ceramica/>.

Acesso em: 26 ago. 2013.

TIJOBLOCOS Disponível em:

<http://www.tijoblocos.com.br/lojavirtual/produtos_descricao.asp?lang=pt_BR&codigo_prod

uto=4842>. Acesso em: 26 ago. 2013

VIERA, Andressa de Araújo Porto.Estudo do Aproveitamento de Resíduos de Cerâmica

Vermelha como Substituição Pozolânica em Argamassas e Concretos. 2005. 129 f.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal da Paraiba, João Pessoa, 2005.

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ÁRIDO UFERSA … · suba mais esse degrau da escada da vida. A...

Documents

Transcript of UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ÁRIDO UFERSA … · suba mais esse degrau da escada da vida. A...