Ceramicas

EFEITOS DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA CERÂMICA (RC) COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO PORTLAND NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E DURABILIDADE DE CONCRETOS

D. S. MUSSE * (a), V. R. P. MATTA (a), J. P. GONÇALVES (b), V. S. SILVA (a)

(a) Depart. de Ciência e Tecnologia dos Materiais / Universidade Federal da Bahia

(b) Departamento de Construção e Estruturas / Universidade Federal da Bahia

Rua Aristides Novis, 02. Federação. 40210-630. Salvador/BA, Brasil.

* e-mail: [e-mail]

Tel.: [phone]; Fax: [phone]

RESUMO

A indústria do cimento consome grandes quantidades de energia e recursos naturais não renováveis, além de ser responsável por cerca de 5% da emissão mundial de CO2, contribuindo para o aquecimento global. Para reduzir tais impactos ambientais, uma das alternativas é a substituição parcial do cimento por resíduos beneficiados oriundos de outras indústrias, tais como o resíduo da indústria cerâmica (RC). Neste estudo, foi utilizado um teor de substituição de 20% do cimento Portland por RC na produção de três tipos de concreto, com relações água/cimento que variaram de 0,4 a 0,6. Foi avaliado o comportamento dos concretos quanto à resistência à compressão axial, densidade, índice de vazios e absorção de água por capilaridade. Os resultados atestam a viabilidade técnica da substituição parcial do cimento pelo resíduo cerâmico.

Palavras-chave: resíduo cerâmico, cimento, concreto, desempenho.

INTRODUÇÃO

Estima-se que até 50% dos recursos naturais extraídos anualmente sejam destinados às atividades construtivas (1), o que torna o setor da construção civil o maior consumidor de matérias-primas naturais do mundo. Grande parte desses recursos são utilizados na fabricação de cimento e na produção de concretos e argamassas, materiais extensivamente empregados em edificações.

De acordo com o Sindicato Nacional da Indústria do Cimento (SNIC), o Brasil é o sétimo maior produtor mundial deste insumo, atingindo a marca de 64,2 milhões de toneladas produzidas em 2011 pelas 79 fábricas em operação no país. Sabe-se que cerca de 5% das emissões mundiais de dióxido de carbono estão associadas à produção de cimento, sendo que pouco mais da metade do CO2 emitido é gerado durante a descarbonatação do calcário [Eq. (A)] e é, portato, inerente ao processo produtivo. A parcela restante é originária da queima de combustíveis fósseis nos fornos de clínquer.

CaCO3 → CaO + CO2 (A)

A argila é o 4º maior produto do setor mineral brasileiro e a principal matéria-prima para a produção de cerâmica vermelha, que em 2008 foi de 73,7 bilhões de peças. Considerando a massa média de 2,0 kg/peça, a produção nacional foi de 148 milhões de toneladas neste ano entre tijolos, blocos, telhas e tubos (2). A indústria cerâmica produz uma grande quantidade de rejeitos devido a unidades quebradas, deformadas, calcinadas insuficientemente ou em excesso (3). Visando conferir uma destinação final adequada ao significativo volume de resíduos gerados, tem sido investigada, entre outras aplicações, a utilização do resíduo cerâmico como substituição parcial do agregado graúdo, miúdo ou do próprio cimento em concretos e argamassas (3-5).

O presente estudo visa avaliar a viabilidade técnica da substituição parcial do cimento por resíduo cerâmico (RC), através da análise do desempenho mecânico e durabilidade de concretos com relações água/cimento distintas, que atingem os níveis de resistência empregados na prática.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais

Foram utilizados o cimento CPV-ARI, resíduo de blocos de cerâmica vermelha, rocha britada, areia natural quartzosa e água proveniente dos poços de abastecimento da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia.

Métodos

a) Caracterização das Matérias-Primas

Foi realizada a britagem primária dos fragmentos de blocos cerâmicos em um triturador de mandíbulas. Em seguida, o material sofreu moagem em um moinho de bolas, em ciclos de 1h 30min para cada 2,5 kg, tornando-se um pó fino. Foi então caracterizado quanto à composição química (fluorescência de raios-X), mineralógica (difração de raios-X), distribuição de tamanho de partículas (granulometria por difração a laser) e massa específica (picnometria a gás hélio).

A área superficial do cimento foi obtida pelo método do permeâmetro de Blaine (NBR NM 76/1998) e sua massa específica, por meio do frasco volumétrico de Le Chatelier (NBR NM 23/2001).

Para a análise granulométrica da areia e da brita, foi feito o peneiramento manual com um conjunto de peneiras ABNT, de acordo com a NBR 7211. A massa específica da areia foi determinada pelo método do frasco de Chapman e a da brita, pelo método do picnômetro.

b) Formulação e Preparo dos Concretos

Foram dosados três traços de referência, para três a/c distintas [(1 : 0,995 : 2,114 : 0,4), (1 : 1,324 : 2,813 : 0,5) e (1 : 2,135 : 3,483 : 0,6)]. Nas demais composições, 20% do cimento, em massa, foi substituído pelo resíduo cerâmico. Não foram empregados aditivos para uniformização da consistência.

As misturas foram realizadas mecanicamente, em betoneira, e o adensamento se deu em mesa vibratória. Os corpos de prova foram desformados 24h após as moldagens e submetidos à cura imersa até atingirem as idades de ensaio.

c) Análise de Desempenho

Resistência mecânica

A resistência à compressão axial foi avaliada aos 3, 7, 28, 90 e 180 dias (NBR 5739/2007, “Concreto – Ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos”).

Índice de Vazios e Massa Específica

Foram realizadas medidas de índice de vazios e massa específica dos concretos aos 90 e 180 dias, adotando o procedimento da NBR 9778/2005 (“Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica).

Absorção