Betydningen av forventninger og troverdig kommunikasjon

A argamassa com 5% de resíduo apresenta uma boa e melhor interface gel/agregado se comparado com a amostra de mesma granulometria, porém com maior concentração de resíduo cinza preta. Pode-se observar que ocorreu o crescimento dos cristais anidritos e a presença de porosidade foi menor (Figuras 5.21 e 5.22).

Nas amostras com 15 e 20% de resíduo, Figuras 4.23, 4.24, 4.25 e 4.26, houve uma pequena degradação na interface gel/agregado. Houve também um pequeno aumento na porosidade e inibição de crescimento de cristais anidritos, maior do que as amostras com menor concentração de resíduo.

Figura 4.21. Micrografia da argamassa com 5% de resíduo com granulometria

inferior a 0,15 mm destacando a boa interação gel/abregado.

Figura 4.22. Micrografia da argamassa com 5% de resíduo de granulometria

inferior a 0,15 mm mostrando os cristais anidritos.

Figura 4.23. Micrografia da argamassa com 15% de resíduo com granulometria

inferior a 0,15 mm ilustrando a distribuição do mesmo.

Figura 4.24. Micrografia da argamassa com 15% de resíduo com granulometria inferior a 0,15 mm em maior aumento.

10 µm 50 µm

Figura 4.25. Micrografia da argamassa com 20% de resíduo com granulometria

inferior a 0,15 mm mostrando maior concentração de cinza.

Figura 4.26. Micrografia da argamassa com 20% de resíduo com granulometria

inferior a 0,15 mm mostrando os cristais anidritos.

4.5. Ensaio de Lixiviação

As análises químicas dos lixiviados estão apresentadas na Tabela 4.3. Observou- se que em todos os extratos de lixiviação todos os parâmetros analisados estavam presentes em teores abaixo dos limites máximos propostos de acordo com a NBR10004.

Os ensaios complementares de solubilização não foram realizados até o presente momento porque o nosso objetivo não é de classificar os materiais, mas sim verificar em uma primeira etapa se certos elementos químicos do resíduo podem ficar retidos dentro da pasta de cimento. Os elementos químicos escolhidos para análise de lixiviação foram aqueles que apresentaram maior risco ao meio ambiente e aos seres vivos. Eles são, de modo geral, os elementos químicos responsáveis pela classificação do resíduo como classe II.

Analisando os resultados da lixiviação da tabela 4.3 observa-se que os elementos químicos dos extratos lixiviados quando comparados entre a argamassa sem resíduo e com 20% de resíduo apresentam concentrações próximas. Fazendo um cálculo aproximado considerando que se os 20% de resíduo incorporado na argamassa em

substituição ao cimento apresentasse lixiviação proporcional ao da amostra com 100% de cinza preta, os valores encontrados para a argamassa com 20% de resíduo deveriam, de modo geral, ser maiores quando comparados com a argamassa sem resíduo. Com isso conclui-se que pelo menos a grande maioria dos elementos químicos analisados ficam parcialmente estabilizados e/ou encapsulados dentro da pasta de cimento. No entanto para se chegar a um resultado mais conclusivo deve-se fazer novas análises, principalmente de solubilização, e sobre todos os elementos químicos estipulados por norma.

Tabela 4.3. Análise química dos lixiviados.

Elemento Cinza Preta

(mg/L) Argamassa com 20% de cinza (mg/L) Argamassa sem resíduo (mg/L) Limite Máximo NBR 10004 (mg/L)

Cromo Não detectado 0.0874 0.162 5.0

Arsênio 0.00803 0.00082 0.00062 5.0

Chumbo 0.00120 0.00083 0.00072 5.0

Selênio Não detectado Não detectado 0.00145 1.0

Prata 0.00074 0.000384 0.00028 5.0 Cádmio 0.000198 0.000366 0.00043 0.5 Bário 0.392 0.634 0.660 100.0 Mercúrio 0.00158 0.00074 0.00040 0.1 Cloretos 0.0000178 0.00000890 0.00000890 - Fluoretos 0.00000026 0.00000165 0.00000158 150.0

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

O propósito deste trabalho foi de estudar a influência do resíduo cinza preta no comportamento mecânico, microestrutural e ambiental de uma argamassa obtida com matéria-prima selecionada. Esta matéria-prima apresenta algumas características específicas conhecidas que foram verificadas neste trabalho antes da elaboração das argamassas. Pôde-se constatar que a areia é de boa qualidade apresentando baixa concentração de impurezas e que seus grãos não são redondos como se poderia imaginar (Figura 4.5). Essa característica dos grãos de areia pode diminuir a trabalhabilidade da argamassa, mas por outro lado a pasta de cimento adere mais facilmente na superfície dos grãos de areia (Tabela 1.2). Pôde-se verificar também por análise EDS que os dois principais óxidos do resíduo cinza preta, ou seja, óxido de cálcio e o óxido de silício também são os dois principais componentes do cimento. Isso mostra que o resíduo apresenta uma certa afinidade química com o cimento. Esta similaridade química pode ser vista mais precisamente comparando-se as análises químicas do resíduo e do cimento (Tabelas 3.1 e 3.4). Observa-se que o óxido de magnésio é outro composto químico encontrado nos dois materiais, no entanto, o resíduo apresenta uma grande concentrações de “cinzas inertes”, em torno de 47% e uma pequena concentração de enxofre. A própria norma NBR 10004 classifica o resíduo como não-inerte. Isso significa que pelo menos alguns componentes da cinza preta podem reagir e/ou se hidratar durante a hidratação da pasta de cimento. Isso poderia reforçar a idéia de se usar o resíduo como substituto parcial do cimento. No entanto deve-se observar que a grande quantidade de cinza supostamente inerte, presente no resíduo pode inibir ou contrabalancear um eventual efeito positivo de certos elementos do resíduo, podendo mesmo apresentar no balanço geral um efeito negativo no processo de hidratação do aglomerante. Sendo assim não é possível afirmar com certeza se a diminuição da resistência mecânica dos corpos de prova contendo resíduo é também devido a diminuição da quantidade de cimento, uma vez que parte dele foi substituído pelo resíduo. Neste caso estaria-se supondo que o resíduo não teria nenhum efeito positivo no processo de hidratação da pasta de aglomerante. Por outro lado é possível afirmar que a resistência mecânica depende da dispersão do resíduo na argamassa. Foi possível observar que os aglomerados de resíduos, ou seja, os grânulos podem ser vistos como

defeitos dentro da matriz cerâmica. Quanto maior os grânulos, maior os defeitos e, portanto, menor a resistência mecânica. Este efeito dos grânulos pode ser visto no gráfico de resistência mecânica da Figura 4.1. Já na Figura 4.2 onde o resíduo apresenta uma boa dispersão, a resistência mecânica é maior mesmo para concentrações maiores de resíduos mas com granulometrias menores quando comparado à Figura 4.1. Na análise metalográfica realizada no MEV é possível observar que nos pontos de acúmulo de resíduo a “cinza inerte” contida no resíduo inibe a formação e o crescimento dos cristais anidritos. No resíduo também tem enxofre que poderia reagir com o cálcio para formar cristais anidritos, porém estes elementos químicos encontram condições desfavoráveis quando em contato com quantidades não desprezíveis de cinza inerte. O efeito da cinza inerte sobre a resistência mecânica já foi mostrado em trabalhos anteriores [BRESCANSIN, 2000; GEMELLI e col., 2001] onde foram usados dois cimentos Portland comerciais – o CPII-Z-32 e o CPI-S-32. O primeiro deles, CPII-Z-32, contendo uma grande quantidade de impurezas, principalmente cinzas inertes, apresentou baixa resistência mecânica, da ordem de 5 MPa após 28 dias de cura em meio saturado. A argamassa obtida com o mesmo traço, mas com o cimento CPI-S-32 apresentou resistência mecânica bem superior, em torno de 21 MPa após 28 dias de cura em meio úmido saturado. Essa última argamassa apresenta resistência próxima da argamassa sem resíduo obtida neste trabalho (22 MPa). Porém deve-se levar em consideração que o tamanho de grãos da areia usada no presente trabalho é menor do que aquela usada nos trabalhos dos autores citados acima e, em conseqüência, pode-se ter influência nos valores da resistência mecânica das argamassas/concretos. Certos cimentos estão sendo comercializados com grandes quantidades de cinzas como é o caso do cimento CPII-Z-32. Essas cinzas podem ser observadas na Figura 2.1. As “cinzas inertes” encontradas no cimento são provenientes de incineradores ou de centrais termelétricas, como apresentado no item 2.2, muitas vezes com o objetivo de reduzir o custo do cimento.

No que concerne o resíduo cinza preta estudado neste trabalho, seria economicamente inviável processá-lo separadamente para depois adicioná-lo na argamassa, em substituição ao cimento, como foi feito aqui, ou como material de enchimento, em substituição ao agregado. Tendo em vista que o resíduo “in natura“ apresenta-se sobre a forma de aglomerados de alguns centímetros, ele poderia ser processado junto com a argila usada na fabricação de cimento. Para a indústria de papel

e celulose seria uma grande vantagem utilizar o resíduo na fabricação de cimento em termos de custo e responsabilidade ambiental com o resíduo. Ela poderia fornecer o resíduo para a indústria de cimento, livre de qualquer custo, inclusive transporte, pois é mais barato do que depositar em aterro industrial como está sendo feito atualmente. Além disso, quando um resíduo se transforma em matéria-prima a empresa geradora do resíduo fica livre da responsabilidade ambiental desde que o resíduo fique descaracterizado. Os sistemas de co-processamento, como por exemplo os das cimenteiras, permitem a descaracterização do resíduo de forma a isentar o gerador original (após completado o processo) de responsabilidade quanto ao produto processado. Por outro lado, o uso de resíduo como matéria-prima depende de seu comportamento com relação ao meio ambiente. Esta avaliação é bastante complicada porque, por um lado, a normalização atual se limita a nomear e a classificar subprodutos da indústria como resíduo classe I, II ou III, e não avalia a finalidade e as condições de uso de materiais que poderiam ser fabricados com resíduos. Por outro lado, existem muitos materiais e matérias-primas que, se testados por ensaios de lixiviação e solubilização seriam classificados como resíduos. O cimento que está sendo fabricado e comercializado é um deles. Por isso nesse trabalho fica difícil chegar a uma conclusão a respeito do uso comercial da cinza preta através de ensaios de lixiviação e solubilização. Tudo o que se pode dizer é que a concentração dos elementos químicos analisados na argamassa com resíduo e sem resíduo são bastante próximos e inferiores ao limite máximo permitido pela NBR10004 e que é bem provável que pelo menos certos elementos químicos do resíduo ficam parcialmente encapsulados, quimicamente e/ou mecanicamente, dentro da pasta de cimento. É importante também salientar que certos países desenvolvidos da Europa tratam de maneira diferente a questão dos resíduos. Atualmente na França, uma lei federal exige das empresas uma redução da quantidade de resíduos destinados a aterros industriais. Certos resíduos industriais não podem mais ser depositados em aterros industriais e devem ser usados como matéria-prima, principalmente em obras públicas, ou para geração de energia. Hoje em dia a utilização de resíduos em materiais depende muito dos custos. No entanto, para o desenvolvimento sustentável terá que se levar em consideração outros parâmetros, que passam pela criação de leis federais e por uma nova concepção e política de utilização de materiais.

CONCLUSÃO GERAL

O estudo realizado no presente trabalho mostrou que é possível utilizar o resíduo da queima da biomassa (cinza preta) da Klabin Celucat para a fabricação de argamassas. Foi estudado a influência da granulometria e da concentração do resíduo no comportamento mecânico, microestrutural e ambiental da argamassa.

O resíduo foi processado e incorporado na argamassa em substituição ao cimento em diferentes granulometrias e em diferente concentrações. Os resultados dos ensaios mecânicos de compressão mostraram que a resistência da argamassa depende do tamanho dos grânulos, da concentração e da dispersão do resíduo na microestrutura da argamassa. Os corpos de prova elaborados com 10% de resíduo e em diferentes granulometrias apresentaram uma queda marcante de resistência mecânica com o aumento do tamanho dos grânulos de resíduo. Para granulometria do resíduo inferir a 0.15 mm a resistência mecânica é de 20 MPa, bem próxima da resistência da argamassa sem resíduo (22 MPa). Para uma granulometria entre 0.30 e 0.57 mm a resistência mecânica caiu para 13 MPa e depois para 9 MPa para a argamassa com resíduo de granulometria entre 1 e 2 mm.

Para os corpos de prova elaborados com diferentes concentrações de resíduo com granulometria inferior a 0.15 mm a diminuição da resistência mecânica é pequena e linear, cerca de 0,16 MPa para cada 1% de resíduo adicionado na argamassa. Portanto, para 20% de resíduo a diminuição da tensão média de ruptura é de 3,21 MPa, ou seja, passa-se de 22 MPa para a argamassa sem resíduo para 18,8 MPa para a argamassa com 20% de resíduo. Com isso constata-se que é mais interessante utilizar 20% de resíduo com granulometria inferior a 0.15 mm do que qualquer uma das outras granulometrias ensaiadas com 10% de resíduo.

A análise microestrutural permitiu concluir que a resistência mecânica dos corpos de prova está relacionada com a concentração de cinzas inertes presentes no resíduo e com a dispersão do resíduo na argamassa. Isso fica evidente observando-se os corpos de prova com granulometrias maiores de resíduo. Os grânulos do resíduo se apresentam na estrutura da argamassa como pontos de concentração de cinzas inertes devido à grande quantidade desse material no resíduo. Esses pontos de concentração de

cinzas inertes fragilizam a argamassa pois eles inibem a formação e crescimento dos cristais anidritos e formam pontos de descontinuidade da pasta de cimento (defeitos). Quanto maior a dispersão do resíduo e quanto menor a sua granulometria menor a quantidade e o tamanho das descontinuidades da pasta de cimento (menor os defeitos, em número e tamanho) e também menor é a interferência do resíduo no processo de hidratação e cristalização dos compostos da pasta de cimento. A diminuição da resistência mecânica também pode ser parcialmente devido à diminuição da quantidade de cimento nos traços contendo resíduo.

Com relação aos ensaios de lixiviação verificou-se que a concentração dos elementos químicos analisados nos extratos lixiviados da argamassa com 20% de resíduo e sem resíduo são próximos sendo que a argamassa com resíduo apresenta, de modo geral, valores levemente superiores. Todas as substâncias analisadas apresentam concentrações inferiores ao limite máximo permitido pela norma NBR10004 e é bem provável que muitos dos elementos químicos do resíduo que podem ser nocivos aos seres vivos e ao meio ambiente ficam parcialmente estabilizados (ligados) quimicamente ou solidificados dentro da pasta de cimento.

Por último, este trabalho nos permitiu concluir que atualmente fica inviável, por questões de custo, o processamento do resíduo para depois adicioná-lo na argamassa em substituição ao cimento. No entanto, o resíduo poderia ser usado pela indústria do cimento. O resíduo seria neste caso processado junto com a argila usada na fabricação do cimento. Seria uma matéria-prima fornecida sem custo pela empresa geradora do resíduo e poderia diminuir o preço do cimento comercializado como acontece atualmente com o uso de cinzas de incineração ou de centrais termelétricas. Portanto, o resíduo poderia ser adicionado em argamassas ou concretos indiretamente através do cimento.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (RJ). Moldagem e

Cura de Corpos de Prova Cilíndricos ou Prismáticos de Concreto, NBR 5738. Rio

de Janeiro, 1994.

_____. Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de Concreto, NBR 5739. Rio de Janeiro, 1980.

_____. Agregado Para Concreto, NBR 7211. Rio de Janeiro, 1983.

_____. Cimento Portland – Determinação da Resistência a Compressão – Método

de Ensaio, NBR 7215. Rio de Janeiro, 1982.

_____. Ensaio Granulométrico, NBR 7217. Rio de Janeiro.

_____. Concreto Para Fins Estruturais – Classificação Por Grupos de Resistência, NBR 8953. Rio de Janeiro, 1985.

_____. Resíduos Sólidos, NBR 10004. Rio de Janeiro, 1987.

_____. Lixiviação de Resíduos, NBR 10005. Rio de Janeiro, 1987.

_____. Solubilização de Resíduos, NBR 10006. Rio de Janeiro, 1987.

_____. Amostragem de Resíduos – Procedimento, NBR 10007. Rio de Janeiro, 1987.

ABREU, I. B. Caracterización de Cenizas Volantes de Centrales Termoeléctricas

de Carbón Brasileñas. Utilización en la Ingeniería Civil y sus Implicaciones Medio Ambientales. Tesis doctoral – Universidad Politécnica de Catalunya, Barcelona, 1993.

AFS – American Foundry Society. Procedure AFS 106–87–S.

AOKI, J. H., MOSCALEWSKY, P. C., GOMEZ, A. G., TOKUDOME, M. Cimento e Concreto: Aspectos Práticos Para a Construção Civil. Material Técnico Cia. de Cimento Itambé, 1996.

BAUER, LUIZ A. F. Materiais de Construção. 2ª Edição. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1985. p.1-149.

BRESCANSIN, Janaína. Influência da Incorporação de Resíduos Sólidos a Base de

Sílica e de Óxido de Cálcio em Argamassas Para a Construção Civil. Relatório

Semestral no 01/2000, Projeto de Iniciação Científica – CNPq. Universidade do Estado

de Santa Catarina - UDESC. 27p.

BUCHER, H. R. E. Propriedades das Argamassas. 10 Ciclo de Palestras Sobre

Tecnologia da Argamassa Armada. São Carlos – SP, 1983.

CASTILHOS Jr., Armando B., PRIM, Elivete C. C. et al. Uso de Lodo Têxtil na

Construção Civil. Revista Saneamento Ambiental, no 58 – Edição Especial, 1999.

CHERIAF, M. & ROCHA J. C. Reaproveitamento de Cinzas Pesadas de Centrais

Termoelátricas Como Novos Materiais de Construção Civil. 1o Encontro Nacional

Sobre Edificações e Comunidades Sustentáveis, Canela – RS, 1997.

CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica. 2ª Edição. Editora McGraw-Hill do Brasil, São Paulo, 1986. 266p.

CIA. DE CIMENTO ITAMBÉ.

Aplicações Para os Diferentes Tipos de Cimento Itambé. Folder da CIA. de Cimentos Itambé. Curitiba – PR.

CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão. UFES Fabrica Peças Para Quebra-mar com Escória CST. www.cst.com.br/notícias. 16/07/2002.

CRUZ, A. A. de F., GEMELLI, E., CAMARGO, N. H. A. Influência da Incorporação do Resíduo Cinza Preta em Argamassas Para a Construção Civil. Parte I: Caracterização

Mecânica e Mineralógica. 56o Congresso Anual da ABM Internacional, Belo

Horizonte – MG, 2001.

CRUZ, A. A. de F., GEMELLI, E., CAMARGO, N. H. A. Influência da Incorporação do Resíduo Cinza Preta em Argamassas Para a Construção Civil. Parte II:

Caracterização Microestrutural das Arganassas. 16o Congresso Brasileiro de

Engenharia Mecânica, Uberlândia – MG, 2001.

DC. Cimento: Produção Doméstica. DC – Seção Técnicas e Materiais, p.26-34, março de 1987.

DONDI, M., FABBRI, B., MARSIGLI M. Resenha das Experiências de reciclagem de resíduos Industriais e Urbanos na Produção de Tijolos. Revista Cerâmica Informação.

No1, 1998.

EQUIPE FURNAS – LABORATÓRIO CONCRETO

Concretos: massa, estrutural, projetado e compactado a rolo. Pini, São Paulo, 1997.

ETDTM – Equipe Técnica do Departamento de Tecnologia dos Materiais – UFBA. Aproveitamento de Resíduos Sólidos Para a Produção de Materiais de Construção de Baixo Custo. Relatório de Progressos no Setor da Metalurgia – GEMAC/UFBA, 1998.

FAPESP. Obtenção de Vidro Negro. http://revistapesquisa.fapesp.br, setembro de 2002.

GAVA, Giovanna, PRUDÊNCIO Jr, Luiz R. & CASALI, Juliana M. Comparação Entre Diferentes Metodologias Utilizadas no Brasil Para a Avaliação da Pozolanicidade da

Cinza Volante e da Casca de Arroz. 5o Congresso Brasileiro de Cimento – CBC, p.1-

13, 1999.

GEMELLI, Enori; CAMARGO, Nelson H. A.; BRESCANSIN, Janaína. Evaluation of Paper Industry Wastes in Construction Material Applications. Materials Research

Vol.4, No 4, p. 297-304, 2001.

GUIMARÃES, José E. P. A Cal – Fundamentos e Aplicações na Engenharia Civil. Editora Pini Ltda, São Paulo, 1997. p.176-191.

HANAI, João B. Construções de Argamassa Armada. Editora Pini Ltda, São Paulo, p.19-98, 1992.

KIHARA, Y., SCANDIUZZI, L. Uso de Resíduos de Carvão na Indústria Brasileira

de Cimento. Estudo Técnico ABCP, São Paulo, 1992.

LABORQUÍMICA Laboratório de Análises Químicas Ltda. Laudo de Análise no

7206/96, Extrato de Lixiviação da Cinza da Biomassa. Porto Alegre – RS, 1996.

_____. Laudo de Análise no 7213/96, Extrato de Solubilização da Cinza da Biomassa.

Porto Alegre – RS, 1996.

_____. Laudo de Análise no 9182/96, Análise Química do Resíduo Sólido Cinza da

Biomassa. Porto Alegre – RS, 1996.

MASUERO, A. B., DAL MOLIN, D. C. C., VILELE, A. F. Caracterização de Escórias

de Aciaria Como Material Alternativo na Construção Civil. 13o CBECIMAT –

MOURA, W. A., DAL MOLIN, D. C. C., VILELE, A. F. Caracterização de Escória de

Cobre Com Vistas à Utilização em Argamassas e Concretos. 13o CBECIMAT –

Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências dos Materiais, p.3403-3412, 1998.

NEVILLE, Adam M. Propriedades do Concreto. Editora Pini Ltda, São Paulo, 1982.

PEREIRA, Raquel L., SCHMIDT, A. E., CAMARGO, N. H. A. Utilização de Resíduo

Têxtil na Preparação de Argamassa Para Aplicação na Construção Civil. 14o Congresso

Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, São Pedro – SP, 2000.

POON, C. S., WONG, Y. L. & LAM, L. The Influence of Different Curing Conditions on the Pore Structure and Related Properties of Fly-Ash Cement Pastes and Mortars.

Construction and Building Materials, Vol. 11. Great Britain, p.383-393, 1997.

POZZOBON, Cristina E. Aplicações Tecnológicas Para a Cinza do Carvão Mineral

Produzida no Complexo Termelétrico Jorge Lacerda. Dissertação de Mestrado em

Engenharia Civil – Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, 1999.

PRIM, Elivete C. C. Reaproveitamento de Lodo Têxtil e da Cinza Pesada na Construção

In document 2 10 (sider 39-42)