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UTILIZAÇÃO DE REJEITOS DE BARRAGENS DE MINÉRIO DE FERRO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Relatório de Pesquisa Relatório de Pesquisa em Ciência, Desenvolvimento e Tecnologia para aplicação de Rejeitos de Barragens de Minério de Ferro (RBMF) como fração inerte para matrizes de cimento Portland em obras de Infraestrutura e Construção Civil.
Ouro Preto, Abril de 2016.
Relatório Técnico: Utilização de Rejeito de Barragem de Minério de Ferro na Construção Civil.
Responsável Técnico: Prof. Dr. Ricardo André Fiorotti Peixoto – UFOP 1
Utilização de Rejeito de Barragem de Minério de Ferro na Construção Civil
Junio Oliveira dos Santos Batista Técnico em Edificações, DECIV/EM/UFOP, Brasil Ellen Cristine Pinto da Costa Graduação em andamento, DECIV/EM/UFOP, Brasil Diego Haltyeri dos Santos, M.Sc, DECIV/EM/UFOP, Brasil Joaquim Nery de Sant’Ana Filho, M.Sc, CEFET-MG, Brasil Lucas Augusto de Castro Bastos, M.Sc, DECIV/EM/UFOP, Brasil Wanna Carvalho Fontes, D.Sc, em andamento DECIV/EM/UFOP, Brasil Julia Castro Mendes, D.Sc, em andamento DECIV/EM/UFOP, Brasil Prof. Ricardo Fiorotti Peixoto, D.Sc, DECIV/EM/UFOP, Brasil
RESUMO
De forma a minimizar impactos ambientais, sociais e econômicos provocados pela atividade
mineradora, propõe-se o uso do rejeito de barragem de minério de ferro (RBMF) para construção
civil. O material é proveniente da atividade mineradora em Minas Gerais. O rejeito de mineração
bruto foi caracterizado física, mecânica e quimicamente, e, analisado conforme seu impacto
ambiental. Os resultados da caracterização foram comparados com propriedades de elementos
naturais comumente utilizados e prescrições normativas. Por fim, avaliou-se a viabilidade da
utilização destes materiais na construção de infraestrutura para pavimentação urbana ou rodoviária;
produção de matrizes cimentícias como concretos e argamassas, e fabricação de elementos pré-
moldados de concreto como blocos de alvenaria e pavimentação. Como resultado, o rejeito de
barragem de minério de ferro se mostrou técnica, econômica e ambientalmente viável para os
propósitos estudados.
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SUMÁRIO
RESUMO ............................................................................................................................................. 1
Sumário ................................................................................................................................................ 2
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 4
2. METODOLOGIA ........................................................................................................................ 6
2.1 COLETA E PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS ................................................................ 6
2.1.1 Determinação da Composição Química ......................................................................... 7
2.1.2 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ................................................................ 8
2.1.3 Impacto Ambiental ......................................................................................................... 9
2.1.4 Preparação das amostras em laboratório ...................................................................... 10
2.1.5 Ensaios Preliminares .................................................................................................... 10
3. PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS ........................................................................................... 13
3.1.1 Materiais ....................................................................................................................... 13
3.1.2 Dosagem ....................................................................................................................... 13
3.2 RESULTADOS ................................................................................................................... 14
3.2.1 Resistência à Compressão e à Tração na Flexão .......................................................... 14
3.2.2 Demais Propriedades .................................................................................................... 16
3.2.3 Análise Econômica das Argamassas ............................ Error! Bookmark not defined.
3.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO ............................................................................................... 19
4. PRODUÇÃO DE CONCRETOS ............................................................................................... 20
4.1.1 Materiais ....................................................................................................................... 20
4.1.2 Dimensionamento Teórico ........................................................................................... 20
4.2 RESULTADOS ................................................................................................................... 22
4.2.1 Resistência à Compressão ............................................................................................ 22
4.2.2 Resistência à Tração ..................................................................................................... 24
4.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO ............................................................................................... 26
5. PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO .......................................................................... 28
5.1.1 Materiais ....................................................................................................................... 28
5.1.2 Dimensionamento Teórico ........................................................................................... 29
5.2 RESULTADOS ................................................................................................................... 30
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5.2.1 Resistência à Compressão ............................................................................................ 30
5.2.2 Análise Dimensional .................................................................................................... 31
5.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO ............................................................................................... 32
6. PRODUÇÃO DE BLOCOS DE PAVIMENTAÇÃO ............................................................... 33
6.1.1 Materiais ....................................................................................................................... 33
6.1.2 Dimensionamento Teórico ........................................................................................... 33
6.2 RESULTADOS ................................................................................................................... 35
6.2.1 Resistência à Compressão e à Abrasão ........................................................................ 35
6.2.2 Outros Ensaios ............................................................................................................. 36
6.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO ............................................................................................... 38
7. PRODUÇÃO DE INFRAESTRUTURA PARA PAVIMENTAÇÃO URBANA E
RODOVIÁRIA .................................................................................................................................. 39
7.1.1 Materiais ....................................................................................................................... 39
7.1.2 Dosagem ....................................................................................................................... 40
7.2 RESULTADOS ................................................................................................................... 41
7.2.1 Compactação ................................................................................................................ 41
7.2.2 Índice de Suporte Califórnia ........................................................................................ 42
7.2.3 Expansibilidade ............................................................................................................ 46
7.2.4 Resistência a Compressão Simples .............................................................................. 49
7.2.5 Absorção de água ......................................................................................................... 50
7.2.6 Durabilidade ................................................................................................................. 51
7.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO ............................................................................................... 52
9. Referências ................................................................................................................................. 54
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1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, o aumento na geração de resíduos sólidos pelas indústrias siderúrgica e
mineradora tem motivado reflexões a respeito da sustentabilidade de seus processos. A mineração
de ferro tem grande importância para a economia brasileira, mas seus resíduos dão origem a graves
questões sociais e ambientais, além de requererem um gerenciamento oneroso e complexo. Uma das
formas de minimizar estes problemas é a reciclagem de rejeitos, cuja indústria da construção civil
tem um grande potencial de absorção.
Dezenas de milhões de toneladas de rejeitos de minério de ferro são geradas anualmente
(Departamento Nacional de Produção Mineral - DNPM, 2012), criando um considerável passivo
ambiental. No campo da mineração, nota-se que os significativos volumes originados pelos
processos de beneficiamento são comumente dispostos de forma direta sobre a superfície do
terreno, em reservatórios, formando bacias de disposição conhecidas também como barragens de
rejeitos (Boscov, 2008).
As barragens de rejeitos são estruturas de contenção que retêm lama e líquido e permitem o controle
de toda a água percolante. Entretanto, consomem grandes áreas para formação de seu reservatório.
Assim, causam impactos diretos nos biomas, e ainda provocam insegurança às populações que as
circundam. Além disso, esse tipo de deposição de resíduos apresenta elevados custos de
manutenção e monitoramento.
Por sua vez, o crescimento da economia brasileira tem aumentando a demanda por agregados
naturais para o uso na construção civil. Segundo o Instituto Brasileiro de Mineração - IBRAM
(2015), 673 milhões de toneladas de agregados naturais foram produzidas em 2014, cujo consumo
se deu principalmente na região Sudeste. Paralelamente, aumentam as restrições ambientais à sua
exploração, bem como a distância do local de obtenção ao local de utilização, consistindo em um
fator importante no custo final da obra.
Destaca-se também a atual situação da malha rodoviária brasileira. Segundo dados do Plano
Nacional de Viação (2013) o território brasileiro possui atualmente uma malha viária composta por
1.561.381,9 km de rodovias que conectam as diversas regiões do país. De toda malha viária
nacional apenas 202.589 km (13%) encontram-se pavimentadas.
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Desta forma, a aplicação de rejeito de barragem de minério de ferro (RBMF) como matéria prima
para elementos da construção civil e infraestrutura rodoviárias pode representar alternativa viável
para a redução dos passivos ambientais e sociais ocasionados não somente pelos depósitos nas
barragens de rejeito, mas também pela extração de agregados naturais. Mais ainda, processos de
reutilização do rejeito podem representar redução de custos às empresas mineradoras. Possibilita-se,
assim, um aumento no financiamento de ações e pesquisas visando aplicação destes resíduos de
forma definitiva, social e ambientalmente adequada.
Portanto, para contribuir com as ações que possam minimizar impactos ambientais, sociais e
econômicos provocados pela atividade mineradora, bem como a busca por novos materiais
aplicáveis no setor da construção civil, propõe-se o uso do rejeito de barragem de minério de ferro
como matéria prima para a engenharia civil, como infraestrutura para obras rodoviárias, concretos,
argamassas, blocos de alvenaria e blocos de pavimentação.
O presente estudo abrangeu etapas de caracterização mecânica, química e de impacto ambiental dos
rejeitos de barragem de ferro, e comparação com materiais comumente utilizados. A seguir, foram
dimensionadas as dosagens ótimas para infraestrutura para pavimentação urbana ou rodoviária;
produção de matrizes cimentícias – concretos, argamassas, produção de blocos de alvenaria e
pavimentação. Finalmente, determinou-se o desempenho mecânico, durabilidade e expansibilidade
do rejeito in natura e dos compósitos produzidos. Essa sequência de testes é detalhada nas próximas
seções.
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2. METODOLOGIA
As amostras de rejeito utilizadas nesta pesquisa são provenientes da atividade mineradora da região
do Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais.
2.1 COLETA E PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS
A identificação da barragem objeto deste estudo foi conduzida inicialmente por meio de imagem de
satélite, reconhecimento em campo e referenciamento do ponto de coleta com o auxílio de um
aparelho GPS. A Figura 1 ilustra a localização da barragem de minério de ferro. Os pontos de coleta
foram definidos em campo, e distribuídos uniformemente pela praia do reservatório da barragem
amostrada (Figura 2).
Figura 1 - Vista aérea da barragem de rejeito de minério de ferro (pontos de coleta)
Fonte: Google Earth (2012).
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Figura 2 – Locação dos pontos de coleta das amostras.
2.1.1 Determinação da Composição Química
Fez-se a caracterização da composição química do mesmo através da Difração de Raios X. Os
ensaios foram realizados em um difratômetro Shimadzu X-Ray 7000 do laboratório de difração de
raios X do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET/MG. Os resultados
para o difratograma de raios X do rejeito indicaram como principais constituintes os minerais:
Fe2O3 (Hematita); SiO2 (Quartzo); Al2Si2O5(OH)4 (Caulinita) e Al(OH)3 (Gibsita), conforme
apresentado na Figura 3. Este método identificou que o rejeito de minério de ferro é composto
quase em sua totalidade por óxido de ferro, mas apresenta também sílica em menor proporção.
Tabela 1 - Composição química do rejeito de barragem de minério de ferro
Elementos Rejeito in natura (%)
SiO2 7,12 Fe2O3 92,32 SO3 0,41
Outros 0,15
P1P2
P3P4
P5
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Figura 3 - Difração de raios X do rejeito de minério de ferro
2.1.2 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A análise morfológica das partículas das amostras foi realizada por microscopia eletrônica de
varredura MEV - equipamento SHIMADZU modelo 550X. Verificou-se um material com grande
variação de tamanhos e com predomínio de material fino, contendo expressiva quantidade de sílica
e hematita também identificadas nos resultados obtidos da Difração de Raios X. A Figura 4 ilustra a
morfologia do rejeito de mineração utilizado nesse trabalho.
Figura 4 - MEV do rejeito de barragem de minério de ferro 500x e 1000x
Pela microscopia eletrônica de varredura pode-se verificar o aspecto morfológico irregular das
partículas do rejeito. É possível detectar a adesão de grãos planos e com menor tamanho aos grãos
Position [°2Theta] (Copper (Cu)) 10 20 30 40 50 60 70 80
Counts
0
1000
2000
Caulinita
Gibsita
Quartzo
Hematita
Hematita Hematita
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de quartzo ou hematita, o que irá, possivelmente, ocasionar um aumento de vazios no material e
requer, consequentemente, maiores quantidades de água para obtenção de plasticidade ou
trabalhabilidade necessárias nas argamassas compostas com o rejeito.
2.1.3 Impacto Ambiental
Os resíduos furam submetidos a análises ambientais para verificação de seu potencial contaminante
de acordo com as normas NBR 10004:2004, NBR10005:2004 e NBR 10006:2004; classificação,
lixiviação e solubilização, respectivamente. Como resultado dos ensaios, detalhados nas Tabela 2 e
Tabela 3, as amostras de rejeito foram classificadas como resíduo classe IIA - não perigoso e não
inerte. Isso quer dizer que o material não possui características perigosas como corrosividade,
reatividade, toxicidade, patogenicidade ou flamabilidade (NBR 10004:2004).
Tabela 2 – Resultado do Ensaio de Lixiviação Elementos Químicos
Concentração Média (mg/L)
Valor Máximo Permitido NBR 10.004:2004 (mg/L)
Arsênio <0,004 1,0 Bário <0,001 70
Cádmio <0,001 500 Chumbo <0,005 1,0
Cromo Total <0,003 5,0 Fluoreto <0,03 150 Mercúrio <0,0001 0,1
Prata <0,002 5,0 Selênio <0,003 1,0
Tabela 3 - Resultado do Ensaio de Solubilização
Elementos Químicos
Concentração Média (mg/L)
Valor Máximo Permitido NBR 10.004:2004 (mg/L)
Alumínio 0,380 0,2 Arsênio <0,004 0,01 Bário 0,300 0,7
Cádmio <0,001 0,005 Chumbo <0,005 0,01 Cianeto <0,002 0,07 Cloreto 0,55 250 Cobre <0,002 2 Cromo <0,003 0,05 Fenóis 0,53 NA
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Ferro 1,038 0,3 Fluoreto <0,03 1,5
Manganês <0,0007 0,1 Mercúrio <0,0001 0,001 Nitrato 0,63 10 Prata <0,002 0,05
Selênio <0,003 0,05 Sódio <0,05 200
Sulfato 1,32 250 Surfactantes 0,48 0,5
Zinco 0,076 5
2.1.4 Preparação das amostras em laboratório
Após a coleta, as amostras foram transportadas e depositadas no pátio do laboratório de Materiais e
construção - LMC da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP. Em seguida,
procedeu-se a secagem ao ar, o destorroamento e o armazenamento em sacos plásticos
hermeticamente fechados. O rejeito utilizado neste experimento é mostrado na Figura 5.
Figura 5 - Rejeito seco ao ar e destorroado
2.1.5 Ensaios Preliminares
As amostras de agregados - areia e rejeito de mineração - foram caracterizadas conforme sua
granulometria, teor de umidade, massa específica, massa específica aparente e determinação do teor
de argilas em torrões. As distribuições granulométricas dos agregados obtidas de acordo com os
parâmetros da NBR NM – 248:2003, segundo as zonas ótima e utilizável para agregados miúdos,
encontram-se apresentadas na Figura 6 a seguir.
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Figura 6 - Distribuição granulométrica dos agregados
A Figura 7 a seguir apresenta a distribuição granulométrica das partículas abaixo de 100 µm, obtida
através de granulômetro a laser.
Figura 7 - Distribuição granulométrica do RBMF abaixo de 100 µm
Os ensaios de obtenção da massa específica e da massa específica aparente dos agregados foram
realizados conforme indicam as NBR 9776:2003 e NBR 7251:1982, respectivamente. Por sua vez, a
determinação do teor de umidade foi efetuada conforme a NBR 9939:2001. Percebe-se, conforme
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1 0,01 0,1 1 10
Ret
ido
Acu
mul
ado
(%)
Tamanho das Partículas (mm)
Areia Natural RBMF Zona Ótima Zona Utilizável
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100% 0,1 1 10 100
Ret
ido
Acu
mul
ado
(%)
Tamanho das Partículas (µm)
RBMF
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indicado na Tabela 4, que o agregado reciclado apresenta uma elevada massa específica e massa
aparente em relação ao agregado natural, devido à grande concentração de Fe no resíduo.
Tabela 4 – Resultado do Ensaio de Determinação do Teor de Umidade e
Massa Específica dos agregados
Agregado Teor de Umidade (%)
Massa Específica (g/cm³)
Massa Específica Aparente (g/cm³)
Areia 0,183 2,66 1,457 RBMF 1,081 3,88 1,891
Finalmente, o ensaio de determinação do teor de argilas em torrões foi realizado nas amostras de
agregados, natural (areia) e reciclado (rejeito de minério), de acordo com os parâmetros da NBR
7218:2010 – Tabela 5. Verificou-se um alto índice formação de aglomerações, isso devido ao alto
teor de finos do rejeito de minério, conforme demonstrado no ensaio granulométrico (Figura 6), e a
sua alta capacidade higroscópica.
Tabela 5 - Resultado do Ensaio de Determinação do Teor de Argilas em Torrões dos agregados
Agregado Materiais Friáveis (%) Areia 2,7 RBMF 98,0
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3. PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS
3.1 MATERIAIS
• Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF)
Para a produção das argamassas, o rejeito de mineração foi utilizado em seu estado in natura,
sujeito apenas às etapas de preparação da amostra em laboratório.
• Areia Natural
A areia natural utilizada como agregado nas argamassas experimentais é composta basicamente por
sílica. Areia de procedência das jazidas do Rio Fonseca em Alvinópolis, Minas Gerais. Esta areia é
limpa, característica relevante na análise e escolha do material. A areia foi seca em estufa, em
seguida peneirada e armazenada em sacos plásticos hermeticamente fechados e identificados.
• Cal Hidratada
A cal utilizada no experimento foi a Cal hidratada CH I, tipo cálcica, produzida pela empresa ICAL
de acordo com os requisitos da NBR 7175/03. Indicada para preparo de argamassa de emboço,
reboco e assentamento de tijolos e blocos.
• Cimento
O cimento utilizado como aglomerante para produção das argamassas foi o cimento Portland CP III
40 RS, produzido pela empresa Cauê. Este cimento apresenta maior impermeabilidade e
durabilidade, além de baixo calor de hidratação, assim como alta resistência à expansão devido à
reação álcali-agregado, além de ser resistente a sulfatos. É um cimento que pode ter aplicação geral
em argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada, entre outras.
3.2 DOSAGEM
As argamassas experimentais foram produzidas segundo proporção 1:3. Foram produzidos traços de
referência com agregados naturais, cimento e cal hidratada para referência (TN1, TN2 e TN3 na
tabela a seguir); traços com agregados reciclados de rejeito de barragem de minério de ferro com
granulometria retida na peneira #200 (ASTM), em substituição total a areia, com cimento e cal
hidratada (T1, T2 e T3 na tabela a seguir). Também foram produzidos traços com agregados
naturais e cimento, porém nestes traços a cal hidratada foi substituída por rejeito de minério com
granulometria passante na peneira #200 (ASTM), segundo proporções (T4, T5, T6 e T7 na tabela a
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seguir). Foram moldados 12 corpos-de-prova cilíndricos para cada traço. Para cada idade (3, 7, 28
dias) foram rompidos três corpos-de-prova, sendo o resultado a média entre eles. O planejamento da
dosagem destas argamassas encontra-se detalhado na Tabela 6.
Tabela 6 - Planejamento da dosagem das argamassas
Argamassa Traço Materiais TN1 1 : 3 cimento : areia TN2 1 : 3 cal hidratada : areia TN3 1 : 1 : 6 cimento: cal hidratada: areia T1 1 : 3 cimento: RBMF T2 1 : 3 cal hidratada : RBMF T3 1 : 1 : 6 cimento : cal hidratada : RBMF T4 1 : 0,9 : 0,1 : 6 cimento : cal hidratada : RBMF: areia T5 1 : 0,8 : 0,2 : 6 cimento : cal hidratada : RBMF: areia T6 1 : 0,5 : 0,5 : 6 cimento : cal hidratada : RBMF: areia T7 1 : 0 : 1 : 6 cimento : cal hidratada : RBMF: areia
3.3 RESULTADOS
3.3.1 Resistência à Compressão e à Tração na Flexão
Os testes de resistência à compressão foram realizados de acordo com a NBR 13279:1995, que
especifica o método de ensaio para determinação da resistência à compressão em argamassas para
assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos. Os corpos-de-prova cilíndricos das
argamassas experimentais foram desmoldados em 24 horas e curados em câmara úmida até as
idades de 3, 7 e 28 dias. Estes corpos-de-prova foram capeados e rompidos pela aplicação de carga
de 500 N/s, em prensa hidráulica servo-controlada, capacidade 200KN. Os resultados são
apresentados na Figura 8 a seguir.
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Figura 8 – Resultado do ensaio de Resistência à Compressão, para todas as dosagens, aos 3, 7 e 28 dias.
Por sua vez, o ensaio de resistência à tração na flexão foi realizado segundo critérios especificados
pela NBR 13279:2005. Foram moldados os corpos-de-prova de dimensões 40 x 40 x 160 mm
referentes às argamassas experimentais, desmoldados em 24 horas e curados em câmara úmida até
as idades de 3, 7 e 28 dias. Os corpos-de-prova foram posicionados nos aparatos para ensaio, a
carga aplicada à razão de (50 ± 10) N/s centralizada entre os apoios (100,0 ± 0,5mm). Os resultados
são apresentados na Figura 9 a seguir.
Figura 9 - Resultado do ensaio de Resistência à Tração na Flexão, para todas as dosagens,
aos 3, 7 e 28 dias.
6,00
0,03
0,70
6,00
0,10
0,43
0,80
0,37
0,97
1,40
8,73
0,30
0,97
6,70
0,60
1,43
1,60
2,07
2,63
3,43
13,7
0
0,80
1,43
15,4
3
1,33
3,27
3,50
3,47
4,07
6,53
0
2
4
6
8
10
12
14
16
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
MPa
3 Dias 7 Dias 28 Dias 1,
83
0,09
0,29
0,56
0,09
0,21
0,40
0,41
0,32
0,36
2,58
0,14
0,47
2,25
0,36
0,40
0,80
0,93
0,85
0,96
3,25
0,25
0,75
4,03
0,92
1,83
1,21
1,09
1,52
1,68
0
1
2
3
4
5
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
MPa
3 Dias 7 Dias 28 Dias
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3.3.2 Demais Propriedades
Visando à melhor caracterização do material, foram realizados também os ensaios de relação
água/aglomerante para um dado índice de consistência, porcentagem de retenção de água, teor de ar
incorporado, densidade no estado fresco e endurecido e absorção de água por capilaridade.
Finalmente, as argamassas produzidas foram classificadas conforme a NBR 13281:2005, e
procedeu-se uma análise do custo preliminar de cada traço em R$/tonelada. Os resultados destes
ensaios de caracterização estão expostos a seguir.
Com o propósito de produzir argamassas que apresentem características idênticas de
trabalhabilidade foi realizado o ensaio de determinação do índice de consistência para cada um dos
traços do programa experimental, onde todos os traços obtiveram valores de abertura de 260 + 5
mm, de acordo com a NBR 13276:2005. Para este valor de consistência, obtiveram-se as relações
água/aglomerante, conforme ilustrado na Figura 10, apresentada a seguir.
Figura 10 - Relação água/aglomerante para traços de mesma consistência
Também foram realizadas análises onde se determinou os valores da retenção de água das
argamassas. Os ensaios de retenção de água foram realizados em concordância com as prescrições
da NBR 13277:1995. Obtiveram-se os valores de retenção de água das argamassas conforme
apresentado na Figura 11.
0,85
1,53
0,73 0,91
1,36 1,24
0,69 0,78
0,9
1,6
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
Águ
a/A
glom
eran
te
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Figura 11 - Retenção de água das amostras de argamassa
Procedeu-se a constatação do teor de ar incorporado das argamassas experimentais por intermédio
do aparelho medidor de ar incorporado, modelo 1.150.001 da Solotest. Os ensaios procederam-se de
acordo com as especificações do manual do equipamento. Veja os resultados na Figura 12.
Figura 12 – Teor de Ar incorporado nas argamassas
Por sua vez, os ensaios para determinação da densidade de massa no estado fresco e no estado
endurecido foram realizados em conformidade com a NBR 13278:2005 e NBR 13280:2005,
respectivamente. Os valores da densidade de massa das argamassas são apresentados na Figura 13.
91,9%
99,5% 96,3%
98,0% 96,2%
92,4%
86,5%
93,2%
88,4%
84,5%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
% R
eten
ção
de Á
gua
44,9%
1,1%
12,5%
52,8%
1,2%
10,2%
1,7%
12,0% 17,2%
25,4%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
% T
eor
de A
r In
corp
orad
o
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Figura 13 – Resultados do ensaio de Densidade de Massa no estado fresco e endurecido
Por fim, a determinação da absorção de água por capilaridade e coeficiente de capilaridade das
argamassas procedeu-se pela realização de ensaios em conformidade com a NBR 15259:2005.
Nestes ensaios foram utilizados três corpos-de-prova, a idade de 28 dias, armazenados a
temperatura de 23 ± 2°C e umidade relativa de 60%. Os resultados dos ensaios para 10 minutos e
90 minutos encontram-se apresentados na Figura 14.
Figura 14 – Absorção de água por capilaridade. Valores para ensaios de 10 minutos e 90 minutos
1776
1732
1874
2153
1923
2094
1799
1945
1974
2026
2037
1582
1805
2077
1568
1924
1652
1649
1723
1983
1.000
1.500
2.000
2.500
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
dens
idad
e de
mas
sa (k
g/m³)
Estado Fresco Estado Endurecido
0,05
0,9
0,03
0,25
0,87
0,68
0,13
0,05
0,12
0,07
0,08
2,67
0,05
0,57
3,04
1,64
0,3
0,08
0,18
0,09
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
TN1 TN2 TN3 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
Traços Referência (apenas Areia)
Areia totalmente substituída por RBMF
Cal parcialmente substituída por RBMF
Coe
ficie
nte
de c
apila
rida
de (g
/cm²) 10 min 90 min
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3.4 ANÁLISE E CONCLUSÃO
De modo geral, notou-se que o comportamento mecânico das argamassas compostas com rejeito
apresentou-se superior em relação às argamassas produzidas com agregados naturais,
principalmente na idade de 28 dias. Isso se deve ao efeito “filler” do RBMF, um material muito
fino, como mostrou sua análise granulométrica. O RBMF preenche os vazios da matriz, tornando-a
mais íntegra e mais homogênea, e assim melhorando suas propriedades mecânicas. Em relação às
argamassas nas quais a cal foi substituída proporcionalmente por rejeito, T4, T5, T6 e T7, quando
comparadas à argamassa mista natural -TN3, percebem-se que as argamassas T5, T6 e T7
apresentaram maior consumo de água, menor retenção de água, maiores teores de ar incorporado,
maiores densidades de massa no estado fresco e menores no estado endurecido, exceto T7 devido à
grande concentração de resíduo. Entretanto, a argamassa T4 apresentou propriedades distintas das
demais argamassas de rejeitos mencionadas, quando comparada à argamassa mista natural TN3,
demonstrando menor proporção de água; retenção de água e teor de ar incorporado praticamente
equivalentes ao do traço natural; densidades de massa inferiores, tanto no estado fresco e quanto no
estado endurecido; propriedades que tornam a argamassa T4 mais trabalhável em relação a TN3. De
igual modo, é importante ressalvar que os 10% de substituição da cal por rejeito na argamassa
contribuíram para elevar consideravelmente a resistência mecânica da argamassa (T4).
Pelas análises das propriedades nos estados fresco e endurecido das argamassas experimentais,
pode-se concluir que as argamassas produzidas com agregado reciclado, T1, T2 e T3, e com
agregados naturais, TN1, TN2 e TN3, apresentaram aproximadamente a mesma trabalhabilidade,
embora as argamassas com agregado reciclado contivessem proporções maiores de água, menores
teores de ar incorporado e maiores densidades de massa no estado fresco e endurecido, em função
da elevada massa específica do rejeito.
Através dos resultados obtidos, conclui-se que é possível utilizar o rejeito de minério de ferro como
matéria-prima de desempenho técnico adequado para a produção de argamassas para revestimento e
assentamento, de forma a reduzir dos impactos ambientais da mineração. Outra consequência é a
diminuição dos custos de manutenção das barragens de rejeito e diminuição dos impactos
ambientais gerados pela extração de agregados naturais.
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4. PRODUÇÃO DE CONCRETOS
Foram produzidas dosagens para a produção de concretos com classes de resistência de C20, C30 e
C40 utilizando como matéria prima o rejeito de mineração como adição ao traço e em substituição
parcial ao agregado miúdo natural.
4.1.1 Materiais
• Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF)
Para a produção das argamassas, o rejeito de mineração foi utilizado em seu estado in natura,
sujeito apenas às etapas de preparação da amostra em laboratório.
• Areia Natural
A areia natural utilizada como agregado nas argamassas experimentais é composta basicamente por
sílica. Areia de procedência das jazidas do Rio Fonseca em Alvinópolis, Minas Gerais. Esta areia é
limpa, característica relevante na análise e escolha do material. A areia foi seca em estufa, em
seguida peneirada e armazenada em sacos plásticos hermeticamente fechados e identificados.
• Brita
A brita utilizada na produção do concreto é proveniente de rocha calcária e fornecido segundo
faixas de grãos de interesse, por uma empresa mineradora da cidade de Pedro Leopoldo na região
metropolitana de Belo Horizonte.
• Cimento
Para a produção das matrizes, foi utilizado o cimento Portland tipo CPV-ARI. O cimento foi
acondicionado em sacos plásticos identificados e hermeticamente fechados de modo a preservar
suas características e evitar alterações de umidade.
4.1.2 Dimensionamento Teórico
Para quantificação dos materiais utilizados nas dosagens utilizou-se software especializado de
PAULA e PEIXOTO, método ABCP; segundo protocolo desenvolvido para dosagem de concreto a
partir de agregados de rejeito de mineração, comparativamente aos traços já utilizados para a
fabricação de concreto com agregados naturais.
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Incialmente, foram criados os traços utilizando o rejeito de mineração como adição ao concreto nas
porcentagens de 0%; 0,5%; 5%; 10% e 50% em relação à quantidade de agregado miúdo. Em
seguida, utilizando o rejeito de mineração como substituição ao agregado natural nas porcentagens
de 0%; 0,5%; 5%; 10% e 50% em relação à quantidade de agregado miúdo. As Tabela 6, Tabela 8 e
Tabela 9, a seguir, ilustram os traços desenvolvidos e utilizados para as classes de concreto C20,
C30 e C40, respectivamente. Traço Natural é o traço referência, sem RBMF.
Tabela 7 - Dimensionamento da dosagem classe C20
C20 - Adição de Rejeito ao Traço Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50%
Cimento 1 1 1 1 1 Areia 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Rejeito 0 0.0075 0.075 0.15 0.75 Brita 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
A/C real 0.58 0.58 0.56 0.6 0.64 Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
C20 - Substituição Parcial do Agregado Miúdo por Rejeito de Mineração
Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50% Cimento 1 1 1 1 1
Areia 1.5 1.4925 1.425 1.35 0.75 Rejeito 0 0.0075 0.075 0.15 0.75 Brita 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
A/C real 0.58 0.56 0.58 0.58 0.6 Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
Tabela 8 - Dimensionamento da dosagem classe C30
C30 - Adição de Rejeito ao Traço Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50%
Cimento 1 1 1 1 1 Areia 1 1 1.5 1 1
Rejeito 0 0.005 0.05 0.1 0.5 Brita 2 2 2 2 2
A/C real 0.46 0.48 0.46 0.48 0.5 Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
C30 - Substituição Parcial do Agregado Miúdo por Rejeito de Mineração
Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50% Cimento 1 1 1 1 1
Areia 1 0.995 0.95 0.9 0.5 Rejeito 0 0.005 0.05 0.1 0.5 Brita 2 2 2 2 2
A/C real 0.46 0.46 0.48 0.48 0.5
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C30 - Adição de Rejeito ao Traço Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50%
Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
Tabela 9 - Dimensionamento da dosagem classe C40
C40 - Adição de Rejeito ao Traço Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50%
Cimento 1 1 1 1 1 Areia 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Rejeito 0 0.0025 0.025 0.05 0.25 Brita 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
A/C real 0.38 0.36 0.36 0.38 0.42 Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
C40 - Substituição Parcial do Agregado Miúdo por Rejeito de Mineração
Material (g) Traço Natural Traço 0,5% Traço 5% Traço 10% Traço 50% Cimento 1 1 1 1 1
Areia 0.5 0.4975 0.475 0.45 0.25 Rejeito 0 0.0025 0.025 0.05 0.25 Brita 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5
A/C real 0.38 0.38 0.38 0.38 0.42 Slump 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm 80 mm
4.2 RESULTADOS
4.2.1 Resistência à Compressão
As Figura 8, Figura 16 e Figura 18, apresentadas a seguir, indicam resultados obtidos para a
resistência à compressão uniaxial para concretos produzidos para diferentes classes de resistência
segundo dosagens de C20, C30 e C40. Os ensaios foram realizados de acordo com a NBR
5739:2007. A nomenclatura TN indica o traço com agregados naturais, TRA refere-se ao traço
utilizando o rejeito em adição ao concreto e TRS utilizando rejeito em substituição parcial ao
agregado natural. As porcentagens indicam a proporção de rejeito em relação ao agregado miúdo.
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Figura 15 – Resultado do ensaio de Resistência à Compressão Classe de resistência C20; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
Figura 16 - Figura 17 – Resultado do ensaio de Resistência à Compressão Classe de resistência C30; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
0
10
20
30
40
50
60
70
80
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
0
10
20
30
40
50
60
70
80
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
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Figura 18 - Figura 19 – Resultado do ensaio de Resistência à Compressão Classe de resistência C40; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
A resistência à compressão dos blocos apresentou comportamento variado em relação à quantidade
de rejeito inserido. Observa-se que os traços em adição e substituição até 10% apresentaram as
melhores resistências mecânicas, chegando a superar a da referência aos 28 dias. Os traços com
50% obtiveram, em geral, as resistências mais altas aos 3 dias, com evolução menos acentuada que
os demais. Todos os traços superaram aos 3 dias o limite mínimo de resistência.
4.2.2 Resistência à Tração
Por sua vez, o ensaio de resistência à tração na flexão foi realizado segundo critérios especificados
pela NBR 12142:2010. Foram moldados os corpos-de-prova de dimensões 40 x 40 x 160 mm
referentes às argamassas experimentais, desmoldados em 24 horas e curados em câmara úmida até
as idades de 3, 7 e 28 dias. Os corpos-de-prova foram posicionados nos aparatos para ensaio, a
carga aplicada à razão de (50 ± 10) N/s centralizada entre os apoios (100,0 ± 0,5mm). Os resultados
são apresentados nas Figuras Figura 9 a Figura 22 a seguir.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
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Figura 20 - Resultado do ensaio de Resistência à Tração Classe de resistência C20; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
.
Figura 21 - Resultado do ensaio de Resistência à Tração Classe de resistência C30; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
.
0
1
2
3
4
5
6
7
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à T
raçã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
0
1
2
3
4
5
6
7
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à T
raçã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
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Figura 22 - Resultado do ensaio de Resistência à Tração Classe de resistência C40; idades 3, 7 e 28 dias (TN = Referência).
.
Os resultados para resistência à tração foram em geral superiores para os traços com adição de
RBMF em relação aos de substituição. Na grande maioria dos casos os traços com rejeito de
minério apresentaram desempenho igual ou superior à referência em todas as idades.
4.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO
Os estudos desenvolvidos apontam para a viabilidade do emprego de agregados artificiais
provenientes da reciclagem de rejeito de mineração em concreto, para uso na construção civil.
Todos os traços superaram aos 3 dias o limite mínimo de resistência.
A adição de rejeito de mineração demonstrou desempenho melhor que a substituição desse resíduo
pelo agregado miúdo natural. Nos resultados de tração, não houve diferença significativa entre os
traços, com quase todos os tratamentos apresentando resistência superior à da referência. Nos testes
de compressão, observa-se que os traços em adição e substituição de RBMF até 10% apresentaram
as melhores resistências mecânicas, chegando a superar a da referência aos 28 dias. Os traços com
50% obtiveram, em geral, as resistências mais altas aos 3 dias, com evolução menos acentuada que
os demais.
0
1
2
3
4
5
6
7
TN 0% TRA 0,5% TRA 5% TRA 10% TRA 50% TRS 0,5% TRS 5% TRS 10% TRS 50%
Referência Adição Substituição
Res
istê
ncia
à T
raçã
o (M
Pa)
3 Dias 7 Dias 28 Dias
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Por ser um rejeito muito fino, verificou-se que a sua utilização se torna favorável como filler,
provocando redução dos poros das matrizes, gerando uma composição mais homogênea e
conferindo uma propriedade de isotropia ao concreto. Desta forma, os resultados alcançados
permitiram avaliar que é possível usar o rejeito como matéria-prima de forma técnica e
ambientalmente adequada para a redução dos impactos ambientais da mineração, e conferindo uma
produção de concretos com melhores desempenhos mecânicos.
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5. PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO
Foram produzidas dosagens para a produção de blocos de concreto para alvenaria estrutural
utilizando como matéria prima o rejeito de mineração em substituição parcial ao agregado miúdo
natural. Após a produção, os blocos com idade zero foram acondicionados sobre pallets e levados à
câmara úmida, com umidade relativa do ar maior que 95% e temperatura de 30°C onde
permaneceram por 12 horas. Após cura úmida, os blocos foram envelopados por lonas de PVC onde
permaneceram até a data para de realização dos ensaios mecânicos.
5.1.1 Materiais
• Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF)
Para a produção das argamassas, o rejeito de mineração foi utilizado em seu estado in natura,
sujeito apenas às etapas de preparação da amostra em laboratório.
• Areia Natural
O agregado miúdo natural utilizado para produção dos blocos de pavimentação foi a areia lavada de
rio, adquirida comercialmente na Região Metropolitana de Belo Horizonte e proveniente de Lagoa
da Prata-MG.
• Brita
A brita utilizada na produção do concreto é proveniente de rocha calcária e fornecido segundo
faixas de grãos de interesse, por uma empresa mineradora da cidade de Pedro Leopoldo na região
metropolitana de Belo Horizonte.
• Cimento
Para a produção das matrizes, foi utilizado o cimento Portland tipo CPV-ARI. O cimento foi
acondicionado em sacos plásticos identificados e hermeticamente fechados de modo a preservar
suas características e evitar alterações de umidade.
• Aditivo
O aditivo plastificante utilizado foi o mesmo comumente utilizado pela empresa para produção dos
blocos de pavimentação e tem por objetivo a redução da água de amassamento do concreto, através
da redução do ângulo de contato, e aumento do molhamento dos constituintes. Assim, além de
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aumentar as resistências mecânicas, proporciona também ao concreto uma homogeneidade, maior
coesão e impermeabilidade.
5.1.2 Dimensionamento Teórico
O dimensionamento de dosagens foi determinado de acordo com parâmetros de dosagem definidos
pelo grupo de pesquisas RECICLOS, em protocolo desenvolvido para dosagem de blocos em
concreto a partir de agregados de rejeito de mineração, comparativamente aos traços já utilizados
para a fabricação de blocos com agregados naturais para fbk > 4,0 MPa. Foi produzido um traço de
referência (Lote A) com agregados naturais. Nas demais misturas, a areia foi substituída
parcialmente por resíduos, em 10% (Lote B) e 25% (Lote C). Os traços finais podem ser observados
na Tabela 6.
Tabela 10 - Dosagem utilizada nas moldagens dos blocos de alvenaria
Material Lote A (Referência) 0% de RBMF
Lote B 10% de RBMF
Lote C 25% de RBMF
Brita 00 150 kg 150 kg 150 kg Cimento CPV 30 kg 30 kg 30 kg
Areia 350 kg 310 kg 280 kg Rejeito 0,0 kg 40 kg 70 kg Aditivo 350 ml 350 ml 350 ml Água 18 L 35 L 35 L
Estão ilustrados na Figura 23 os blocos produzidos com substituição de rejeito e com agregados
naturais, respectivamente.
Figura 23 - Blocos de alvenaria produzidos com rejeito de minério em substituição parcial aos
agregados naturais (à esquerda) e sem rejeito.
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5.2 RESULTADOS
5.2.1 Resistência à Compressão
A Figura 8, apresentada a seguir, indica os resultados obtidos para a resistência à compressão
uniaxial Rcc para blocos de alvenaria com idade de ruptura de 35 dias. Os ensaios foram realizados
de acordo com a NBR 12118:2006. O Lote B utiliza 10% de rejeito em substituição aos agregados
naturais; o Lote C, 25%, e o Lote A indica o bloco com agregados naturais, rompido como
referência.
Figura 24 – Resistência à compressão dos concreto sem adição de rejeito (A), com 10% da areia substituída por RBMF (B) e com 25% da areia substituída por RBMF (C)
Observa-se que os blocos produzidos com rejeito de mineração apresentaram resistência à
compressão ligeiramente reduzida. Entretanto, os resultados obtidos evidenciaram que os blocos de
alvenaria apresentam resistências mecânicas adequadas a sua utilização, como se pode ver nos
resultados para a Resistência Característica dos Blocos, fbk, expostos no gráfico a seguir. De acordo
com a NBR 6136:94, a resistência característica mínima é 6 MPa para uso geral em construção
civil.
81,4 75,6
61,7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o do
C
oncr
eto
(MPa
)
Lote A Lote B Lote C
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Figura 25 - Resistência característica à compressão dos concreto sem adição de rejeito (A), com 10% da areia substituída por RBMF (B) e com 25% da areia substituída por RBMF (C)
5.2.2 Análise Dimensional
Além da resistência, outro importante fator na caracterização de blocos de alvenaria é a precisão
dimensional. Ela afeta a modulação, o prumo e, portanto, a racionalização dos materiais. Assim,
visando verificar a estabilidade dimensional dos blocos de alvenaria, foi realizada a análise
dimensional. O ensaio consiste em medir as dimensões do bloco modulares produzidos referentes à
largura, à altura, ao comprimento, à espessura das paredes, às dimensões dos furos e aos raios das
mísulas. Os blocos analisados no presente trabalho foram verificados quanto à largura, à altura, ao
comprimento e à espessura das paredes. As dimensões foram medidas utilizando um paquímetro
segundo protocolos estabelecidos na norma NBR 12118:2011. Os blocos produzidos com
agregados naturais e com rejeito estão dentro dos padrões prescritos em norma, que limita a
variação da largura em 2 mm e da altura e comprimento em 3 mm. Esse resultado está ilustrado na
Figura 26, a seguir.
17,5 16,5
11,7
0
5
10
15
20
Res
istê
ncia
Car
acte
ríst
ica
dos
bloc
os (M
Pa)
Lote A Lote B Lote C
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Figura 26 – Resultado da variação dimensional entre os blocos de mesmo tipo.
5.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO
Os blocos produzidos com RBMF em substituição ao agregado natural apresentaram-se estáveis
relativamente à variação dimensional. Além disso, os blocos com RBMF atendem aos requisitos
mecânicos para utilização em obras de construção civil.
Os resultados da caracterização física, química e ambiental do rejeito e as caracterizações físicas e
mecânicas dos blocos demonstram a viabilidade da aplicação do resíduo, em substituição ao
agregado natural, na produção de blocos de alvenaria.
0,85
0,45 0,65
1,03
1,65
0,72
1,10
2,14
0,98
0
1
2
3
Largura (mm) Altura (mm) Comprimento (mm)
Vari
ação
na
Dim
ensã
o (m
m)
Lote A Lote B Lote C
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6. PRODUÇÃO DE BLOCOS DE PAVIMENTAÇÃO
6.1.1 Materiais
• Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF)
Para a produção das argamassas, o rejeito de mineração foi utilizado em seu estado in natura,
sujeito apenas às etapas de preparação da amostra em laboratório.
• Areia Natural
O agregado miúdo natural utilizado para produção dos blocos de pavimentação foi a areia lavada de
rio, adquirida comercialmente na Região Metropolitana de Belo Horizonte e proveniente de Lagoa
da Prata-MG.
• Brita
A brita utilizada na produção do concreto é proveniente de rocha calcária e fornecido segundo
faixas de grãos de interesse, por uma empresa mineradora da cidade de Pedro Leopoldo na região
metropolitana de Belo Horizonte.
• Cimento
Para a produção das matrizes, foi utilizado o cimento Portland tipo CPV-ARI. O cimento foi
acondicionado em sacos plásticos identificados e hermeticamente fechados de modo a preservar
suas características e evitar alterações de umidade.
• Aditivo
O aditivo plastificante utilizado foi o mesmo comumente utilizado pela empresa para produção dos
blocos de pavimentação e tem por objetivo a redução da água de amassamento do concreto, através
da redução do ângulo de contato, e aumento do molhamento dos constituintes. Assim, além de
aumentar as resistências mecânicas, proporciona também ao concreto uma homogeneidade, maior
coesão e impermeabilidade.
6.1.2 Dimensionamento Teórico
O dimensionamento teórico partiu de uma mistura padrão para 50 MPa, chamada de blocos de
Referência. Esta mistura foi confeccionada com cimento, água e agregados naturais, como
parâmetro de comparação. Nas demais misturas, o agregado natural miúdo (areia) foi substituído
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parcialmente por resíduos, nas proporções 10%, 50% e 80%. As proporções utilizadas (traços) nas
moldagens podem ser observadas na Tabela 6 e os blocos ilustrados na Figura 23. Os blocos foram
compactados em uma vibroprensa, e apresentaram aspecto visual satisfatório (similar ao produto
comercial, sem rebarbas ou reentrâncias).
Tabela 11 - Dosagem utilizada nas moldagens dos blocos de pavimentação
Material Traço A Traço B Traço C Traço D
Referência 10% RBMF 50% RBMF 80% RBMF
Brita 00 155 kg 155 kg 155 kg 155 kg
Cimento CPV-ARI 150 kg 150 kg 150 kg 150 kg
Areia natural/resíduo 270/0 kg 243/27 kg 135/135 kg 54/216 kg
Aditivo 2,8 litros 2,8 litros 2,8 litros 2,8 litros
Água 24 litros 24 litros 29 litros 44 litros
Rendimento 90 84 132 120 (#blocos/traço)
Estão ilustrados na Figura 23 os blocos produzidos com substituição de rejeito e com agregados
naturais, respectivamente.
Figura 27 - Blocos de pavimentação produzidos com RBMF em substituição parcial aos
agregados naturais (esquerda) e sem rejeito.
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6.2 RESULTADOS
6.2.1 Resistência à Compressão e à Abrasão
Os resultados obtidos do ensaio de resistência à compressão evidenciaram que os blocos de
pavimentação apresentam resistências mecânicas adequadas a sua utilização como material de
revestimento de vias de alta intensidade de tráfego, de acordo com a NBR 9781:87 para idades de 7
e 70 dias. A única exceção foi o tratamento do rejeito de mineração 80%, cuja resistência à
compressão não alcançou o limite de 50 Mpa, de acordo com a Figura 84..
Figura 28 – Resultado do ensaio de Resistência à Compressão dos blocos, aos 7 e 70 dias.
No entanto, a resistência acima de 35 MPa ainda habilita os traços para uso como revestimento em
vias de trafego normal, em vias de acesso primário, como ruas de condomínios e vias de trafego
vicinal (maioria dos bairros das cidades brasileiras). Por sua vez, o ensaio de resistência à abrasão
obedeceu aos requerimentos da norma americana ASTM G 65-00- 2001. Após 120 minutos de
ensaio a Tabela 12 exibe os valores médios de desgaste medido.
Tabela 12 - Resultado da resistência à abrasão para os blocos de pavimentação: referência, 10%, 50% e 80% de resíduo
Traço A
Referência Traço B
10% RBMF Traço C
50% RBMF Traço D
80% RBMF
Perda de massa por abrasão (g) 5,93 4,50 4,97 7,35
57,99 55,78
43,89 42,69
62,14 62,36
52,97 48,69
0
10
20
30
40
50
60
70
Traço A Referência
Traço B 10% RBMF
Traço C 50% RBMF
Traço D 80% RBMF
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
7 Dias 70 Dias
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A comparação permite observar que para valores intermediários de adição de resíduos (10% e
50%), há uma menor perda de massa, o que indica uma maior durabilidade destes blocos.
6.2.2 Outros Ensaios
Para a determinação da porosidade dos blocos de pavimentação produzidos com rejeito de minério
de ferro e com agregados naturais, utilizou-se técnica de imagens por tomografia computadorizada.
Observa-se na Figura 29 que o traço referencial (REF) apresentou imagem com maior incidência de
pontos escuros, que representam vazios, que vão diminuindo com a substituição do agregado
natural por rejeito. Pode ser confirmado o efeito de fechamento dos poros (efeito filler) após a
adição do RBMF em substituição da areia.
Figura 29 - Tomografia dos blocos intertravados. Traço referência (REF), A (10% RBMF), B (20%
RBMF) e C (80% RBMF)
Outro parâmetro estudado foi a variação de massa e densidade dos tratamentos com rejeito em
relação ao testemunho de referência, como mostra a Figura 30. Essa variação, que aumenta com a
substituição de agregado natural por RBMF, está relacionada a maior ou menor presença de poros,
mas pode também estar relacionada à constituição química dos agregados. Ou seja, para maior
concentração de rejeitos, obtém-se maior concentração de ferro com maior massa específica.
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Figura 30 – Média da densidade dos Blocos de Pavimentação por tomografia e sua massa média (g)
Para determinação da estabilidade dimensional dos blocos de pavimentação, segundo ciclos de
molhagem e secagem, os corpos de prova tiveram pinos de aço inox fixados com graute em sua
superfície. Após 24h de cura do graute, determinou-se medida inicial de referência. Estes corpos de
prova foram imersos em tanque de água, em intervalos de 1 dia (24 horas), 3 dias (72 horas), 7 dias
(168 horas), 21 dias (504 horas), 28 dias (672 horas) e 42 dias (1008 horas). As medidas de cada um
dos intervalos foram obtidas e relacionadas à determinação inicial. Não houve expansibilidade dos
blocos de pavimentação produzidos com agregados naturais nem dos produzidos com rejeito.
Para determinação da absorção de água (NBR 12118:2006 e NBR 10007:2004), os blocos de
pavimentação foram submetidos à saturação pelos períodos experimentais de 1, 3, 7, 21, 28 e 42
dias. Os resultados percentuais finais (aos 42 dias) estão indicados na Tabela 13, apresentada a
seguir. Observa-se que, quanto maior a adição de resíduo de minério de ferro, maior o
preenchimento dos poros, e, portanto, menor absorção de água.
Tabela 13 - Absorção de água dos blocos de pavimentação aos 42 dias
Traço A
Referência Traço B
10% RBMF Traço C
50% RBMF Traço D
80% RBMF
Absorção de Água 2,3% 2,2% 0,8% 0,7%
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Traço A Referência
Traço B 10% RBMF
Traço C 50% RBMF
Traço D 80% RBMF
Massa (g) Densidade (%)
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6.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO
Os blocos produzidos com RBMF apresentaram-se estáveis relativamente à variação dimensional;
são, ainda, menos porosos e absorvem menos água do que o blocos produzidos com o traço de
referência, o que sugere maior durabilidade.
Embora os resultados mecânicos tenham apresentando valores maiores para os blocos produzidos
com agregados naturais, os blocos produzidos com 10% e 50% de RBMF em substituição ao
agregado miúdo atendem aos requisitos mínimos para utilização em vias de tráfego pesado. Os
demais traços ainda podem ser empregados em vias de tráfego convencional. Os traços B e C, que
utilizam 10% e 50% de RBMF, respectivamente, apresentaram a maior resistência à abrasão,
podendo significar maior durabilidade. Cabe mencionar que o aumento da adição de rejeito
provocou um aumento no rendimento da fabricação de blocos em relação ao traço referência.
Ainda, a adição de rejeito aos blocos para pavimentação não provocou alteração no impacto
ambiental das matrizes produzidas com cimento Portland.
Os resultados da caracterização física, química e ambiental do rejeito e as caracterizações dos
blocos de pavimentação demonstram a viabilidade da aplicação do resíduo, em substituição parcial
ao agregado natural, na produção dos blocos e a eficiência dos blocos de pavimentação como
camada de revestimento.
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7. PRODUÇÃO DE INFRAESTRUTURA PARA
PAVIMENTAÇÃO URBANA E RODOVIÁRIA
Foram produzidas dosagens para a caracterização mecânica do RBMF utilizado como agregado
para produção de camadas de pavimentação rodoviária. Foram produzidas ainda dosagens em que o
rejeito foi aditivado com ligantes químicos e outras em que o rejeito foi estabilizado
granulometricamente.
7.1.1 Materiais
• Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF)
Para a produção das argamassas, o rejeito de mineração foi utilizado em seu estado in natura,
sujeito apenas às etapas de preparação da amostra em laboratório.
• Escória de Aciaria
A escória de aciaria utilizada nesta pesquisa é um resíduo gerado a partir de processo LD (Linz-
Donawitz) proveniente da atividade siderúrgica do estado de Minas Gerais. A escória de aciaria foi
submetida a um processo de segregação magnética onde se separou a fração metálica da fração não
metálica, além de submeter-se à estabilização e inertização por saturação em água, com o objetivo
de neutralizar os efeitos de expansão causados pelos óxidos livres de cálcio (CaO) e de magnésio
(MgO) presentes no material. O processo de recuperação metálica, segundo protocolo RECICLOS,
produziu agregados com baixo teor de metálicos, com redução percentual de 29,46% nas amostras
brutas para 0,14% nas amostras processadas. Para as dosagens estabilizadas granulometricamente,
as escórias foram submetidas a processos de segregação gravimétrica. Para as dosagens em que a
escória foi utilizada como ligante, a fração não metálica foi cominuída em trituradores de
mandíbulas e moinhos de rolo e esferas.
• Cal Hidratada
Para construção dos modelos experimentais utilizou-se a cal hidratada CH I-tipo cálcica. Este
produto é indicado para o preparo de argamassas e estabilização química de misturas de solo e
comercialmente se encontra disponível em embalagens de 20 kg.
• Cimento
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Para a construção dos modelos experimentais utilizou-se cimento Portland tipo CP – III RS – 40
para uso geral. O cimento foi acondicionado em sacos plásticos hermeticamente fechados de modo
a preservar suas características, evitar contaminações e alterações de umidade.
7.1.2 Dosagem
Para as dosagens estabilizadas quimicamente, utilizaram-se como ligantes, cimento, cal e escória.
As misturas foram mantidas em câmara úmida durante o período de cura determinado em 0, 3 e 7
dias, para obtenção dos resultados de CBR, e 7 dias em câmara úmida e ao ar para a determinação
da resistência à compressão simples, absorção e durabilidade. As dosagens foram definidas em
adição, segundo teores de 1%, 2%, 5% e 10% em relação à massa do rejeito seco. Para as dosagens
estabilizadas granulometricamente, produziram-se misturas dimensionadas segundo método de
Rothfuchs, caracterizadas pelos percentuais 30% rejeito – 70% escória; 50% rejeito – 50% escória e
70% rejeito – 30% escória. As dosagens estão resumidas na Tabela 6, abaixo.
Tabela 14 - Planejamento das dosagens
Dosagens estabilizadas quimicamente (Adição de ligantes segundo teores de 1%, 2%, 5% e 10% em relação à massa de RBMF seco.)
Dosagens estabilizadas granulometricamente (Dosagem de solos de granulometrias
diferentes de forma a alcançar a distribuição granulométrica desejada)
Ligantes: Cimento; Cal; Escória;
30% RBMF – 70% escória 50% RBMF – 50% escória 70% RBMF – 30% escória
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7.2 RESULTADOS
7.2.1 Compactação
Para a determinação dos resultados de compactação foram construídas curvas para o RBMF in
natura, para as misturas estabilizadas quimicamente (RBMF-escória, RBMF-cal, RBMF-cimento) e
para as misturas estabilizadas granulometricamente (70% RBMF - 30% escória, 50% RBMF - 50%
escória e 30% RBMF - 70% escória). Utilizou-se a metodologia e das prescrições normativas
descritas à NBR7182:1986. Os ensaios com o RBMF in natura foram realizados em três energias
de compactação: Proctor Normal, Proctor Intermediário e Proctor Modificado, para melhor
caracterização mecânica das amostras. Para as demais misturas utilizou-se a energia de
compactação Proctor Intermediário, com o objetivo de atingir os parâmetros normativos e devido
aos baixos valores de resistência mecânica apresentados na energia Proctor Normal para o RBMF in
natura. Os procedimentos foram realizados sem reuso e as amostras previamente secas ao ar.
A Figura 31 ilustra que o acréscimo das energias de compactação na produção dos corpos de prova
proporciona um aumento na densidade do RBMF in natura compactado e a diminuição da umidade
ótima.
Figura 31 - Variação da energia de compactação para o RBMF in natura.
Nas Figura 32, Figura 33 e Figura 34 são apresentadas as curvas de compactação das misturas
estabilizadas com cimento, cal e escória.
2,1 2,15 2,2
2,25 2,3
2,35 2,4
2,45 2,5
2,55 2,6
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
γ dm
ax (k
N/m³)
Wot (%)
Proctor Modificado Proctor Intermediário Proctor Normal
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Figura 32 - Curva de
compactação RBMF-cimento
Figura 33 - Curva de
compactação RBMF-cal
Figura 34 - Curva de
compactação RBMF-escória
Para as misturas estabilizadas granulometricamente, Figura 35, verifica-se o comportamento
análogo ao que ocorre quando se aumenta a energia de compactação para um mesmo solo.
Figura 35 – Resultado do ensaio de compactação para as misturas estabilizadas granulometricamente
7.2.2 Índice de Suporte Califórnia
Para a determinação dos resultados de determinação do Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou
California Bearing Ratio (CBR) do RBMF, das misturas estabilizadas quimicamente (RBMF-
escória, RBMF-cal, RBMF-cimento) e das misturas estabilizadas granulometricamente (RBMF-
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
6 8 10 12 14 16 18 20
γ dm
ax (k
N/m³)
Wot (%)
6 8 10 12 14 16 18 20 22
Wot (%)
6 8 10 12 14 16 18 20
Wot (%)
2,25
2,30
2,35
2,40
2,45
2,50
2,55
2,60
2,65
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
γ dm
ax (k
N/m³)
Wot (%)
rejeito
30 rejeito - 70 escória
50 rejeito - 50 escória
70 rejeito - 30 escória
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escória), utilizou-se metodologia e prescrições normativas descritas na NBR 9895:1987. Para as
misturas do RBMF in natura moldaram-se corpos de prova em três energias: Proctor Normal,
Intermediário e Modificado, no teor de umidade ótima (Wot) para cada uma das energias e peso
específico aparente seco máximo (γdmax). Os valores de ISC para o RBMF in natura compactado
segundo umidades ótimas e diferentes energias de compactação apresentam-se na Figura 36. O
limite inferior para uso do material como base é 80%; como sub-base, 20% e como subleito, 2%.
Abaixo deste nível, deve-se substituir o material por outro de melhor competência.
Figura 36 - Resultado do ensaio de Índice de Suporte Califórnia para o RBMF in natura para as
energias de Proctor Normal, Intermediário e Modificado
O RBMF apresenta resultados crescentes do valor de ISC com aumento da energia de compactação.
Para as energias Proctor Normal os valores de ISC atendem requisitos mínimos de projeto para
aplicação como subleito em função da capacidade suporte. As energias Proctor Intermediário e
Modificado mostram alternativas para atendimento às especificações de projeto para sub-base, não
sendo recomendadas para uso em base de pavimentos rodoviários.
Para as misturas estabilizadas quimicamente os corpos de prova foram compactados apenas com a
energia Proctor Intermediário, visando alcançar melhores resultados se comparado ao RBMF
natural. Os resultados obtidos para a estabilização RBMF-cimento mostram valores de capacidade
de suporte crescentes com o aumento do teor de ligante, cimento, cal e escória, Figura 37, Figura
38 e Figura 39, respectivamente. Esses valores também apresentam tendência de ganho de
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Proctor Modificado
Proctor Intermediário
Proctor Normal
ISC
(%) subleito
sub-base
base
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resistência com o tempo, mesmo que de forma discreta, como era de se esperar, já que para a
estabilização com cimento utilizou-se cimento Portland tipo CP-III RS.
Figura 37 – Resultado do ensaio de Índice de Suporte Califórnia para misturas estabilizadas
quimicamente com cimento
Figura 38 - Resultado do ensaio de Índice de Suporte Califórnia para misturas estabilizadas
quimicamente com cal
0
30
60
90
120
150
180
210
1% 2% 5% 10% Rejeito
ISC
(%)
0 dias 3 dias 7 dias Rejeito Subleito Sub-base Base
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1% 2% 5% 10% Rejeito
ISC
(%)
0 dias 3 dias 7 dias Rejeito Subleito Sub-base Base
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Figura 39 - Resultado do ensaio de Índice de Suporte Califórnia para misturas estabilizadas
quimicamente com escória
Incrementos na quantidade de ligante produzem considerável aumento nos valores de ISC. O ganho
de resistência observado é proporcional, varia na razão direta do aumento da concentração de
cimento nas dosagens, resultado também esperado. Os valores de ISC para as dosagens e idades são
superiores ao valor do RBMF. Observa-se que as dosagens de 2% e 5% atendem aos parâmetros
normativos para utilização em sub-base e base, respectivamente. Nessa ordem, as dosagens que
apresentaram melhor desempenho foram as aditivadas com cimento, cal e escória.
Os resultados obtidos para a estabilização granular RBMF-escória mostram capacidade de suporte
crescente com o aumento do teor de agregado, Figura 40.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1% 2% 5% 10% Rejeito
ISC
(%)
0 dias 3 dias 7 dias Rejeito Subleito Sub-base Base
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Figura 40 - Resultado do ensaio de Índice de Suporte Califórnia para misturas estabilizadas
granulometricamente com escórias
A adição de 70 % de escória apresentou maior valor de ISC, aproximadamente 85%, valor que
habilita essa dosagem para uso como base rodoviária; enquanto a dosagem de 50% apresentou ISC
de 64%, e a de 30% apresentou valor de 52%, valores estes que habilitam essas dosagens para seu
uso como material de construção de sub-base de pavimentos rodoviários.
7.2.3 Expansibilidade
Os ensaios de expansibilidade para as dosagens estabilizadas química e granulometricamente foram
realizadas segundo prescrições normativas da NBR 7207:1982. A Figura 41 apresenta a expansão
ocasionada para o RBMF in natura em diferentes energias de compactação, enquanto as Figura 42,
Figura 43 e Figura 44 indicam valores de expansibilidade para o RBMF estabilizado com cimento,
cal e escória, respectivamente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
70%Rejeito 30%Escória
50%Rejeito 50%Escória
30%Rejeito 70%Escória
Rejeito
ISC
(%)
Subleito
Sub-base
Base
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Figura 41 - Resultado do ensaio de Expansão para o RBMF in natura para as energias de Proctor
Normal, Intermediário e Modificado
Figura 42 - Resultado do ensaio de Expansão para misturas estabilizadas quimicamente com Cimento
Os resultados para expansão obtidos da mistura RBMF-cimento, apresentaram-se inferiores a 0,3%,
atendendo às prescrições e limites de projeto (0,5%) para aplicação destas misturas como material
de construção de base rodoviária. As dosagens de 5 e 10% com idade de cura de 3 e 7 dias
respectivamente, apresentaram expansão inferior a 0,1%.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Proctor Modificado
Proctor Intermediário
Proctor Normal
Exp
ansã
o (%
)
subleito sub-base base
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
1% 2% 5% 10% Rejeito
Exp
ansã
o (%
) 0 dias
3 dias
7 dias
Rejeito
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Figura 43 - Resultado do ensaio de Expansão para misturas estabilizadas quimicamente com Cal
Figura 44 - Resultado do ensaio de Expansão para misturas estabilizadas quimicamente com Escória
Observa-se que o acréscimo percentual de estabilizante contribui para a redução da expansão das
misturas. A cura úmida segundo períodos experimentais de 3 e 7 dias provoca redução nos valores
de expansibilidade para os tratamentos estudados. O processo de cura possibilita desenvolvimento
de reações cimentantes provocadas pelas adições, de forma mais intensa no cimento, seguido pela
cal e pela escória. Percebe-se que a escória de aciaria não funcionou apenas como filler, ou seja,
material de enchimento, mas também como agente cimentante, reduzindo a expansibilidade das
misturas estudadas.
Os resultados do ensaio de Expansão para a estabilização granulométrica do RBMF estão ilustrados
na Figura 45 a seguir.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
1% 2% 5% 10% Rejeito
Exp
ansã
o (%
) 0 dias
3 dias
7 dias
Rejeito
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
1% 2% 5% 10% Rejeito
Exp
ansã
o (%
)
0 dias
3 dias
7 dias
Rejeito
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Figura 45 - Resultado do ensaio de Expansão para misturas estabilizadas granulometricamente
Ao utilizar-se a escória em diferentes concentrações, como material granular para reforço da
estrutura do solo, observou-se que o aumento das dosagens de escória contribuiu para redução da
expansão. A adição das escórias como material granular provocou melhoria no desempenho
mecânico das misturas, comparativamente aos resultados obtidos para dosagens em que a escória
foi utilizada como ligante.
A maior dosagem para escórias em adição ao RBMF in natura, 70% de escória, não representou
instabilidade volumétrica à mistura, apresentando valor para expansão inferior a 0,04%. Para todas
as dosagens, foi verificado que a expansão é inferior ao RBMF in natura.
7.2.4 Resistência a Compressão Simples
Para a determinação dos resultados de resistência à compressão utilizou-se metodologia e
prescrições normativas descritas à NBR 12025:1990. Para melhor caracterização dos resultados e
racionalização do planejamento experimental foram analisadas dosagens que apresentaram melhor
desempenho mecânico e econômico em relação aos ensaios de CBR, tanto para as misturas
estabilizadas granulometricamente quanto quimicamente. Os corpos de prova foram moldados na
energia de compactação do Proctor Intermediário. Foram produzidos dois grupos de corpos de
prova, um para cura em câmara úmida e outro para cura ao ar cujos resultados são apresentados na
Figura 46.
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
70%Rejeito 30%Escória 50%Rejeito 50%Escória 30%Rejeito 70%Escória Rejeito
Exp
ansã
o(%
)
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Figura 46 – Resultados do Ensaio de Resistência à Compressão Simples
7.2.5 Absorção de água
Para determinação dos resultados de absorção de água utilizou-se metodologia e prescrições
normativas descritos à NBR 13555:1996. Os corpos de prova foram moldados na energia Proctor
Intermediário. Foram produzidos dois grupos de corpos de prova, um foi submetido à cura em
câmara úmida e o outro à cura ao ar, ambos por um período de 7 dias. A Figura 47 apresenta os
resultados para a absorção de água das amostras.
Figura 47 – Resultados para o ensaio de Absorção das amostras estabilizadas quimicamente
1,44
0,79
0
0,3 0,24
0
1,32
0,89 0,81
0,96 0,9 0,75
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
Adição 5% Cimento
Adição 10% Cal
Adição 10% Escória
30% Rejeito 70% Escória
50% Rejeito 50% Escória
Rejeito in natura
MPa
cura câmara úmida cura ao ar
15,84 17,43
18,51 16,96
18,26 19,26
0
5
10
15
20
25
Adição 5% Cimento Adição 10% Cal Adição 10% Escória
Abs
oção
(%)
cura câmara úmida cura ao ar
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7.2.6 Durabilidade
Para a determinação dos resultados de durabilidade, utilizou-se o método de perda de massa
segundo metodologia e prescrições normativas descritas à NBR 13554:1996. A determinação de
perda de massa foi conduzida para as dosagens estabilizadas química e granulometricamente que
apresentaram melhor desempenho e para a mistura natural. Os corpos de provas foram compactados
na energia Proctor Intermediário. Os resultados estão apresentados na Figura 48.
Figura 48 – Resultado de perda de massa nos ensaios de durabilidade
O RBMF in natura e as misturas estabilizadas granulometricamente não resistiram ao ensaio de
durabilidade, apresentando perda total de massa durante a imersão ainda no primeiro ciclo.
23,00
28,85 26,45
30,7
0
5
10
15
20
25
30
35
5% cimento 10% cal
Perd
a de
Mas
sa (%
)
cura câmara úmida cura ao ar
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7.3 ANÁLISE E CONCLUSÃO
O rejeito de barragem minério de ferro, RBMF, pode ser empregado em infraestrutura rodoviária
quando estabilizado química ou granulometricamente. Para as misturas estabilizadas quimicamente,
o aumento da dosagem das adições correspondem à redução do peso específico aparente seco
máximo e ao aumento da umidade ótima das misturas. Nas misturas estabilizadas
granulometricamente, o aumento da dosagem das adições provoca aumento do peso específico
aparente seco máximo e diminuição da umidade ótima das misturas.
A dosagem de 5% da mistura aditivada com cimento atende aos parâmetros normativos para
utilização em camada de base. Para a mistura estabilizada com cal a dosagem de 10% com 7 dias de
cura pode ser utilizada em base de pavimento com solicitações de veículos N < 5x106. As misturas
estabilizadas com escória apresentam uso restringido somente à camada de sub-base.
Os resultados obtidos para a estabilização granulométrica mostraram capacidade de suporte
crescente com o aumento do teor de agregado. A adição de 70 % de escória em massa apresentou o
maior valor de ISC, aproximadamente 85%, valor que habilita essa dosagem para uso como base
rodoviária. A dosagem de 50% em massa pode ser utilizada em base de pavimento com solicitações
de veículos N < 5x106. A dosagem de 30% está habilitada para uso como material de construção de
sub-base de pavimentos rodoviários;
O acréscimo percentual de estabilizante químico contribui para a redução da expansão das misturas.
A cura úmida segundo períodos experimentais de 3 e 7 dias provoca redução dos valores de
expansibilidade para os tratamentos estudados;
Os resultados de resistência à compressão simples obtidos para as misturas estabilizadas
quimicamente indicaram valores superiores para as dosagens com cimento comparativamente
àquelas aditivadas com cal e escória. A condição de cura em câmara úmida favoreceu as dosagens
estabilizadas quimicamente com cimento; enquanto a cura ao ar contribuiu para que as misturas
estabilizadas com cal e escória apresentassem melhores resultados em relação à cura em câmara
úmida. Ainda em relação às dosagens com cal, aplicações de campo poderiam ainda ser
beneficiadas de forma significativa dada maior área de exposição ao ar atmosférico das camadas do
pavimento. As dosagens em que a escória foi utilizada como material granular apresentaram
resultados para resistência à compressão simples superiores àquela em que a escória foi utilizada
como material ligante.
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A estabilização granulométrica das misturas curadas ao ar apresentou ganho de resistência superior
ao rejeito e às misturas estabilizadas quimicamente com cal e escória. Nota-se que o tipo de cura
influenciou consideravelmente nos resultados de resistência. A análise da resistência à compressão
simples para o rejeito foi conduzida apenas para as condições de cura ao ar. O material também não
suportou as condições de saturação, como observado para escória.
Os resultados dos ensaios de durabilidade mostraram que as amostras de rejeito estabilizadas com
cimento suportaram melhor os ciclos do ensaio que as amostras de rejeito estabilizadas com cal,
apresentando menor perda de massa. Percebe-se que não houve uma variação significativa da perda
de massa entre cada uma das dosagens (cimento e cal), indicando pequena influência do processo de
cura nos resultados de durabilidade.
A utilização de RBMF e de escória de aciaria como infraestrutura rodoviária pode apresentar grande
vantagem do ponto de vista ambiental, reduzindo as áreas de empréstimos, minimizando a
degradação ambiental e contribuindo para a diminuição dos volumes e riscos das barragens e
consequentemente na redução de novas áreas disposição do rejeito.
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9. REFERÊNCIAS
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Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte - DNIT, 2013. Plano Nacional de Viação, Brasília: DNIT.
Departamento Nacional de Produção Mineral - DNPM, 2012. Sumário Mineral, s.l.: s.n.
Instituto Brasileiro de Mineração – IBRAM, 2015. Informações e análises da economia mineral Brasileira 2015, s.l.: IBRAM.
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Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 10005. Procedimento para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, 2004.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 10006. Procedimento para obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, 2004.
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Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 13278. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2005.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 13279. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à compressão – método de ensaio. Rio de Janeiro, 2005.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 13280. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido. Rio de Janeiro, 2005.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 13529. Revestimentos de paredes e tetos de argamassas inorgânicas. Rio de Janeiro, 2013.
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Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 9776. Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco chapman - Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2003.
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Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NM 13. Cimento Portland - Análise Química - Determinação de Óxido de Cálcio Livre pelo Etileno-glicol. 2003.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NM 45. Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios. 2006.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NM 51. Agregado Graúdo - Ensaio de abrasão "Los Ángeles". 2001.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NM 52. Agregado miúdo - Determinação de Massa Específica e Massa Específica Aparente. 2009.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NM 53. Agregado graúdo - Determinação da Massa Específica, Massa Específica Aparente e Absorção de Água. 2009.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT.NBR 6508. Solo: Determinação da Massa Específica dos Grãos do Solo. Rio de Janeiro. 1984.
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Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT.NBR 7180. Solo: Determinação do Limite de Plasticidade - Procedimento. Rio de Janeiro. 1984.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT.NBR 7181. Solo: Análise Granulométrica - Procedimento. Rio de Janeiro. 1984.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT.NBR 7182. Solo: Ensaio de Compactação - Procedimento. Rio de Janeiro. 1986.