Tratamento da dispneia refratária Valéria Maria Augusto Professora Adjunta /Doutora UFMG.
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VALÉRIA BENNACK
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA REUTILIZAÇÃO
DA CINZA DE MADEIRA EM PRODUTOS CIMENTÍCIOS
Dissertação de mestrado apresentada
ao Programa de Pós-Graduação em
Ciência e Engenharia de Materiais do
Centro de Ciências Tecnológicas, da
Universidade Estadual de Santa
Catarina como requisito parcial à
obtenção do grau de Mestre em Ciência
e Engenharia de Materiais.
Orientador: Prof. Luiz Veriano
Oliveira Dalla Valentina, Dr.
Coorientadora: Profa. Marilena
Valadares Folgueras, Dra.
JOINVILLE
2016
2
B469a
Bennack, Valéria..
Análise da viabilidade técnica da reuitilização da
cinza de madeira em produtos cimentícios / Valéria
Bennack. – 2016.
133 p. : il. ; 21 cm
Orientador: Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina.
Coorientadora: Marilena Valadares Folgueras
Bibliografia: p. 109-117
Dissertação (mestrado) – Universidade do Estado Santa
Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de
Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais,
Joinville, 2016.
1. Ciência dos materiais. 2. Concreto. 3. Resíduos. 4.
Cinza de madeira. I. Dalla Valentina, Luiz Veriano
Oliveira. II. Folgueras, Marilena Valadares. III.
Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de
Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.
IV. Título.
CDD 620.11 – 23.ed.
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AGRADECIMENTOS
A Deus, por tudo.
A minha família, pela compreensão nos momentos de ausências
e o apoio durante todas as dificuldades enfrentadas.
Ao meu orientador, professor Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla
Valentina, pelo acompanhamento e orientação neste trabalho.
A minha coorientadora, professora Dra. Marilena Valadares
Folgueras, pelos ensinamentos e atenção dispensada.
A todos os professores do Curso de Mestrado em Ciência e
Engenharia de Materiais que contribuíram para a realização
desse trabalho.
À bolsista Larissa Priscyla Vaz e aos graduandos Letícia Vieira
Debacker e Jarbas Vorique Masson Sousa pelo apoio nas etapas
experimentais.
Ao técnico do laboratório de Materiais de Construção Civil,
Adilson Schackow, pelo apoio e paciência dedicados.
Aos demais que, de forma direta ou indireta, auxiliaram no
desenvolvimento deste trabalho.
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RESUMO
BENNACK, Valéria. Análise da viabilidade técnica da
reutilização da cinza de madeira em produtos cimentícios.
2016. 123 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de
Materiais – Área: Cerâmica) – Universidade do Estado de Santa
Catarina. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia
de Materiais, Joinville, 2016.
As questões econômicas e ambientais estão diretamente
relacionadas às atividades industriais que, além de consumir
recursos naturais, geram resíduos que podem sobrecarregar o
meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo analisar a
viabilidade do reaproveitamento de resíduo (cinza de madeira)
proveniente do processo de combustão da indústria madeireira
na fabricação de produtos cimentícios da construção civil. Na
primeira fase foi realizada a caracterização dos agregados e na
sequência a caracterização do resíduo através de ensaios físico,
químico, mineralógico, morfológico, térmico e ambiental. Na
segunda fase, realizada em laboratório, estudou-se os efeitos da
substituição do agregado miúdo na produção de concreto pelos
resíduos em proporções de 10% e 20% nos ensaios de
consistência, de resistência à compressão, bem como foi
avaliada a diferença morfológica de suas estruturas em análises
de microscopia eletrônica. Na fase final, realizada em indústria
especializada em confecção de artefatos de cimento, foram
produzidos blocos intertravados de concreto com substituição do
agregado miúdo pelos resíduos nas mesmas proporções dos
ensaios realizados com concreto. Análises comparativas de
resistência à compressão e microscopia eletrônica também
foram realizadas nesta etapa. Resultados indicam a possibilidade
de reutilização de resíduo (cinza de madeira) na fabricação de
produtos cimentícios.
Palavras-chave: Concreto. Resíduos. Cinza de madeira.
8
9
ABSTRACT
BENNACK, Valéria. Analysis of technical feasibility of wood
ash reuse in cement products. 2016. 123 p. Dissertation
(Master Course in Science and Materials Engineering – Area:
Ceramic) – Santa Catarina State University, Post-Graduation
Program in Science and Materials Engineering, Joinville, 2016.
Economic and environmental issues are directly related to
industrial activities, and consume natural resources, generate
waste that can overload the environment. This work aims to
analyze the feasibility of waste reuse (wood ash) from the
combustion of the timber industry in the manufacture of cement
products in the construction process. In the first stage was
carried out the characterization of the aggregates and further
characterization of the residue by physical testing, chemical,
mineralogical, Morphological, thermal and environmental. In
the second stage, carried out in the laboratory the effects of the
added substitution kid in concrete production by residues in 10%
ratios and 20% were studied in consistency testing compressive
strength, as well as the morphological difference was evaluated
its structures for analysis of electron microscopy. In the final
stage, held in specialized industry in manufacturing of cement
artifacts were produced concrete interlocking blocks with
replacement of fine aggregate by waste in the same proportions
of testing with concrete. Comparative analysis of compressive
strength and electron microscopy were also made at this stage.
Results indicate the possibility of reusing waste (wood ash) in
the manufacture of cementitious products.
Keywords: Concrete. Waste. Wood Ash.
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11
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Equipamento para produção de Blocos
Intertravados de Concreto.....................................36
Figura 2 – Fluxograma do procedimento experimental.........38
Figura 3 – Difratograma de Raios-X “AMCM01”...............68
Figura 4 – Difratograma de Raios-X “AMCM02”............. ...68
Figura 5 – Micrografias dos resíduos “AMCM01”............ ...69
Figura 6 – Micrografias dos resíduos “AMCM02”............ ...70
Figura 7 – Micrografias do concreto “Referência”................83
Figura 8 – Micrografias do concreto “AMCM01”- 10%.......84
Figura 9 – Micrografias do concreto “AMCM01”- 20%.......85
Figura 10 – Micrografias do concreto “AMCM02”- 10%.......86
Figura 11 – Micrografias do concreto “AMCM02”- 20%.......87
Figura 12 – Micrografias do “Paver Referência......................92
Figura 13 – Micrografia do Bloco Intertravado de Concreto
“AMCM01” em 20%............................................93
Figura 14 – Micrografia do Bloco Intertravado de Concreto
“AMCM02” em 20%.............................................94
12
13
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Curva granulométrica da areia média..................60
Gráfico 2 – Curvas granulométricas de classificação de
agregados graúdos ..............................................61
Gráfico 3 – Curva granulométrica dos agregados miúdos
(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)...........62
Gráfico 4 – Curvas granulométricas de classificação de
agregados graúdos...............................................63
Gráfico 5 – Curvas granulométricas dos resíduos “AMCM01”
e “AMCM02”..................................................... 67
Gráfico 6 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:
“AMCM01” .......................................................71
Gráfico 7 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:
“AMCM02” .......................................................72
Gráfico 8 – Resistência à compressão das argamassas aos 28
dias (material pozolânico)...................................78
Gráfico 9 – Resistência à compressão dos concretos aos 7
dias .....................................................................81
Gráfico 10 – Resistência à compressão dos concretos aos 28
dias .....................................................................82
Gráfico 11 – Resistência à compressão dos Blocos
Intertravados de Concreto aos 28 dias.................91
14
15
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Classe de Resistência de Concretos Estruturais....19
Tabela 2 – Classes de Consistência........................................20
Tabela 3 – Relação entre trabalhabilidade e grandeza de
abatimento............................................................21
Tabela 4 – Resistência à compressão média do concreto aos
28 dias (em MPa) de acordo com o tipo de cimento
e a relação água/cimento.......................................22
Tabela 5 – Principais compostos do cimento Portland...........24
Tabela 6 – Classificação dos tipos de Cimento Portland........26
Tabela 7 – Classificação dos Agregados quanto ao Diâmetro
Máximo ...............................................................27
Tabela 8 – Classificação dos Agregados quanto ao Módulo de
Finura ..................................................................28
Tabela 9 – Composição química de Cinzas de Madeira.........32
Tabela 10 – Composição do Cimento Portland Composto.......39
Tabela 11 – Composição do Cimento Portland V ARI............40
Tabela 12 – Características dos Aditivos..................................40
Tabela 13 – Valores estimados para teores de argamassa seca
() ........................................................................54
Tabela 14 – Valores estimados de relação água-cimento
(x) ........................................................................54
Tabela 15 – Ensaio de granulometria da areia média................59
Tabela 16 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo........60
Tabela 17 – Ensaio de granulometria dos agregados miúdos
(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)............61
Tabela 18 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo
(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)............62
Tabela 19 – Massa específica dos agregados miúdos................63
Tabela 20 – Massa específica e absorção de água do agregado
graúdo ..................................................................64
Tabela 21 – Teor de umidade da areia média ..........................64
16
Tabela 22 – Massa específica dos resíduos...............................65
Tabela 23 – Absorção dos resíduos...........................................66
Tabela 24 – Ensaio de granulometria dos resíduos...................66
Tabela 25 – Valores de perda ao fogo dos resíduos ..................67
Tabela 26 – Análise Química “AMCM01”...............................73
Tabela 27 – Análise Química “AMCM02”...............................73
Tabela 28 – Ensaio de Solubilização “AMCM01”...................74
Tabela 29 – Ensaio de Solubilização “AMCM02”...................75
Tabela 30 – Ensaio de Lixiviação “AMCM01”........................76
Tabela 31 – Ensaio de Lixiviação “AMCM02”........................77
Tabela 32 – Resistência à compressão aos 28 dias (material
pozolânico)...........................................................78
Tabela 33 – Dosagem das misturas de concreto........................79
Tabela 34 – Resultados do ensaio de tronco de cone.................80
Tabela 35 – Resistência à compressão do concreto aos 7
dias ......................................................................81
Tabela 36 – Resistência à compressão do concreto aos 28
dias ......................................................................82
Tabela 37 – Módulo de finura dos agregados miúdos e dos
resíduos ...............................................................89
Tabela 38 – Dosagem das misturas dos Blocos Intertravados de
Concreto...............................................................90
Tabela 39 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados
de Concreto aos 28 dias........................................91
17
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.........................................................12
1.1 JUSTIFICATIVA........................................................13
1.2 OBJETIVOS ...............................................................13
1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA..................................14
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO................................14
2. REFERENCIAL TEÓRICO....................................15
2.1 CONCRETO ...............................................................15
2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO..........................17
2.3 MATÉRIAS-PRIMAS PARA PRODUÇÃO DE
CONCRETO...............................................................18
2.3.1 CIMENTO PORTLAND..........................................19
2.3.2 AGREGADOS...........................................................21
2.4 ADIÇÕES MINERAIS...............................................24
2.5 POLÍTICA NACIONAL DE RESÍDUOS
SÓLIDOS....................................................................27
2.6 BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO......27
3. MATERIAIS E MÉTODOS ....................................30
3.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS.................31
3.1.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS..........32
3.1.1.1 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO
GRANULOMÉTRICA...............................................32
3.1.1.2 DETERMINAÇÃO DA MASSA
ESPECÍFICA..............................................................33
3.1.1.3 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SUPERFICIAL DO AGREGADO MIÚDO..............36
3.1.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS...............37
3.1.2.1 DETERMINAÇÃO DA MASSA
ESPECÍFICA..............................................................38
3.1.2.2 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE
ÁGUA.........................................................................38
3.1.2.3 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO
18
GRANULOMÉTRICA...........................................38
3.1.2.4 DETERMINAÇÃO DA PERDA AO FOGO............39
3.1.2.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X........................................39
3.1.2.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA..............................40
3.1.2.7 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL....................40
3.1.2.8 ANÁLISE QUÍMICA................................................40
3.1.2.9 SOLUBILIZAÇÃO....................................................40
3.1.2.10 LIXIVIAÇÃO............................................................41
3.1.2.11 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ATIVIDADE
POZOLÂNICA..........................................................41
3.2 MÉTODOS ................................................................41
3.2.1 PRODUÇÃO DO CONCRETO..............................41
3.2.1.1 DOSAGEM DO CONCRETO ..................................41
3.2.1.2 PROPRIEDADE DO CONCRETO FRESCO...........45
3.2.1.3 PROPRIEDADE DO CONCRETO
ENDURECIDO..........................................................45
3.2.1.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA..............................46
3.2.2 PRODUÇÃO DOS BLOCOS INTERTRAVADOS
DE CONCRETO......................................................46
3.2.2.1 DOSAGEM DOS BLOCOS INTERTRAVADOS DE
CONCRETO...............................................................46
3.2.2.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .....46
3.2.2.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA...............................47
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES............................48
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS..............48
4.1.1 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO
GRANULOMÉTRICA.............................................48
4.1.2 DETERMINAÇÃO DA MASSA
ESPECÍFICA ............................................................54
4.1.3 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SUPERFICIAL DO AGREGADO MIÚDO...........55
4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS...................55
4.2.1 DETERMINAÇÃO DA MASSA
ESPECÍFICA............................................................55
4.2.2 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE
19
ÁGUA.........................................................................56
4.2.3 DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO
GRANULOMÉTRICA.............................................56
4.2.4 DETERMINAÇÃO DA PERDA AO FOGO..........59
4.2.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X .......................................59
4.2.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................60
4.2.7 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL..................61
4.2.8 ANÁLISE QUÍMICA ...............................................63
4.2.9 SOLUBILIZAÇÃO ...................................................64
4.2.10 LIXIVIAÇÃO ............................................................66
4.2.11 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ATIVIDADE
POZOLÂNICA .........................................................67
4.3 CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO ...................68
4.3.1 DOSAGEM DO CONCRETO .................................68
4.3.2 PROPRIEDADE DO CONCRETO FRESCO .......68
4.3.3 PROPRIEDADE DO CONCRETO
ENDURECIDO .........................................................69
4.3.4 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................72
4.4 CARACTERIZAÇÃO DOS BLOCOS
INTERTRAVADOS DE CONCRETO ......................77
4.4.1 DOSAGEM DOS BLOCOS INTERTRAVADOS
DE CONCRETO .......................................................77
4.4.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO ........................................................78
4.4.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA............................80
5. CONCLUSÕES .........................................................83
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ......84
REFERÊNCIAS ........................................................86
ANEXOS ....................................................................86
20
21
1. INTRODUÇÃO
O crescimento populacional, a demanda de energia e de
materiais e a consequente geração de resíduos são as principais
causas da crise ambiental. Problemas estes causados para
satisfazer a necessidade de desenvolvimento da humanidade
(BRAGA, 2005). A geração de resíduos está principalmente
relacionada às indústrias que, segundo Maltz (2003) tem como
forma mais comum de destinação final os aterros sanitários, que
dependem de áreas específicas para este fim, da complexidade
de tratamentos que tornem estes resíduos inofensivos para
eliminação em aterro e do respectivo transporte.
Na indústria madeireira, também ocorre grande produção
de resíduos, as cinzas, provenientes da queima da madeira em
caldeiras.
Neste contexto, as florestas plantadas de eucalipto, pinus
e demais espécies utilizadas para fins industriais representam
uma importante cadeia produtiva no cenário brasileiro. Cujo
maior benefício ao País pode ser resumido no tripé da
sustentabilidade – econômico, social e ambiental (IBA, 2014).
O consumo nacional de lenha foi de 79,29 milhões de toneladas
em 2013 (BEN, 2014). Paralelamente a este consumo de lenha
como fonte energética, há a produção de cinza da ordem de 3%
(BORLINI et al., 2005), o que representa uma quantidade
considerável de resíduo.
O resíduo que tem maior destaque no âmbito da
utilização de resíduos agroindustriais, são as cinzas geradas por
processos de incineração para geração de energia e para secagem
(CINCOTTO, 1988). Em geral, as cinzas das caldeiras de
biomassa consistem em uma mistura de elementos minerais
oxidados, areia e carbono orgânico não totalmente queimado
(FOELKEL, 2011).
Uma alternativa para reduzir o impacto ambiental
causado pela geração deste resíduo, cinzas de madeira, seria sua
incorporação em produtos da indústria da construção civil
22
(BORLINI et al., 2005), área que consome significativa
quantidade de energia e matérias-primas não renováveis.
1.1 JUSTIFICATIVA
A questão ambiental pode ser considerada como um
grande desafio para o setor industrial, principalmente em relação
aos custos da correta destinação dos resíduos gerados.
Uma das formas para a solução desse problema consiste
na reciclagem ou na reutilização dos resíduos. A reciclagem e a
reutilização de resíduos pela indústria vêm se consolidando
como uma prática importante para a sustentabilidade seja
atenuando o impacto ambiental gerado pelo setor ou reduzindo
os custos.
Um dos resíduos gerados por diversos setores da
economia é a cinza de madeira, gerada pela combustão
incompleta da madeira quando utilizada como fonte de energia.
Esta combustão gera milhares de toneladas de cinzas, onde a
maior parte destes resíduos são destinados aos aterros.
A escolha de se trabalhar com a cinza em adição mineral
ao concreto é por ser este um dos principais materiais da
indústria da construção, apresentando grande potencial para
absorver outros materiais como aglomerante, como adição,
como finos ou como agregados (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Estudos relacionados têm fundamental importância,
contribuindo na redução do impacto ambiental proveniente das
duas atividades industriais, cimentícia e madeireira,
promovendo o desenvolvimento sustentável (SWAMI et al.,
1986; MALHOTRA et al., 1987)
Este estudo apresentará a utilização da cinza de madeira
resultante da queima da madeira em caldeira sem qualquer
processo posterior, ou seja, da forma que ocorre a recolha do
resíduo, como substituição ao agregado miúdo em produtos
cimentícios. Desta forma torna-se necessária a avaliação das
características deste resíduo que, ao ser incorporado a produtos
23
cimentícios, não interfira em suas propriedades, sendo assim
uma adição mineral alternativa.
1.2 OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho é analisar a viabilidade
técnica da reutilização da cinza de madeira em produtos
cimentícios.
E como objetivos específicos:
Caracterizar as cinzas de madeira nos aspectos físico,
químico, mineralógico, morfológico, térmico e ambiental.
Verificar a consistência e avaliar a resistência à compressão
de concretos com a adição de cinza de madeira como substituto
parcial do agregado miúdo.
Analisar a resistência à compressão de blocos intertravados
de concreto com a adição de cinza de madeira como substituto
parcial do agregado miúdo.
1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA
A pesquisa foi limitada ao estudo da cinza de madeira
resultante da queima incompleta de lenha de Pinus, proveniente
do processo de produção de vapor e eletricidade de uma
indústria.
As dosagens e produção dos blocos intertravados de
concreto por terem sido realizadas em empresa especializada,
foram restritivas de acordo com a disponibilidade do fabricante.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho está dividido em 5 capítulos. O
segundo capítulo apresenta o referencial teórico, bem como o
estado da arte em que se encontra a pesquisa sobre este tema. O
terceiro capítulo contempla materiais e métodos, onde é
apresentada a descrição de toda a metodologia para a
24
caracterização dos materiais, produção e caracterização do
concreto e dos blocos intertravados de concreto. Os resultados e
discussões estão dispostos no quarto capítulo. O quinto capítulo
finalizará o trabalho com as conclusões e as sugestões para
continuidade da pesquisa.
25
2. REFERENCIAL TEÓRICO
Neste capítulo serão apresentados conceitos e
características dos principais constituintes do concreto e dos
blocos intertravados de concreto, bem como suas propriedades.
Também serão apresentadas informações relacionadas à cinza
de madeira que fará parte deste estudo.
2.1 CONCRETO
O concreto é o material estrutural de maior uso,
composto geralmente por cimento, água e agregados, podendo
conter aditivos, fibras ou outras adições. Também pode ser
definido como um material constituído de agregados dispersos
em uma matriz de cimento e ainda, pode ser considerada a
existência de uma interface entre o agregado graúdo e a pasta
(MEHTA e MONTEIRO, 1994).
O concreto é o produto mais empregado na construção
civil, face as suas propriedades, como versatilidade,
durabilidade e desempenho, que proporcionam vida útil
adequada às construções a um custo competitivo com outros
materiais estruturais (ISAIA, 2011).
Algumas normas estabelecem as classes do concreto em
função de sua massa específica, resistência à compressão axial e
consistência.
Segundo a ABNT/NBR 15823-1 (2010) a classificação
do concreto em função de sua massa específica é definida
segundo a nomenclatura:
Concreto normal (C): possui massa específica seca
entre 2000 kg/ m³ e 2800 kg/m³.
Concreto leve (CL): possui massa específica seca
inferior a 2000 kg/m³.
Concreto pesado ou denso (CD): possui massa
específica seca superior a 2800 kg/m³.
26
A ABNT/NBR 8953 (2015) estabelece as classes do
concreto em função de sua resistência à compressão axial, sendo
que para fins estruturais são classificados nos grupos I e II
conforme resistência característica à compressão (fck), de
acordo com a Tabela 1.
Tabela 1 – Classes de Resistência de Concretos Estruturais
Classe de
resistência
Grupo I
Resistência
característica à
compressão
(MPa)
Classe de
resistência
Grupo II
Resistência
característica à
compressão
(MPa)
C20 20 C55 55
C25 25 C60 60
C30 30 C70 70
C30 35 C80 80
C40 40 C90 90
C45 45 C100 100
C50 50
Fonte: ABNT/NBR 8953, 2015.
Concretos com classe de resistência inferior à C20 não
são estruturais e, caso sejam utilizados, devem ter seu
desempenho atendido conforme ABNT/NBR 6118 (2014) e
ABNT/NBR 12655 (2015).
Os concretos são classificados por sua consistência no
estado fresco, determinada a partir do ensaio de abatimento
(slump test) conforme ABNT/NM 67 (1998). As classes de
consistência dos concretos são apresentadas na Tabela 2,
conforme ABNT/NBR 15823-1 (2010).
27
Tabela 2 – Classes de Consistência
Classe Abatimento
(mm) Aplicações típicas
S10 10 < A < 50 Concreto extrusado, vibroprensado ou
centrifugado
S50 50 < A < 100 Alguns tipos de pavimentos e de
elementos de fundações
S100 100 < A < 160 Elementos estruturais, com lançamento
convencional do concreto
S160 160 < A < 220 Elementos estruturais com lançamento
bombeado do concreto
S220 A > 220 Elementos estruturais esbeltos ou com
alta densidade de armaduras
Nota: De comum acordo entre as partes, podem ser criadas classes
especiais de consistência, explicitando a respectiva faixa de variação do
abatimento.
Os exemplos desta Tabela são ilustrativos e não abrangem todos
os tipos de aplicações.
Fonte: ABNT/NBR 15823-1, 2010.
A proporção entre os diversos constituintes, denominada
dosagem, busca atender simultaneamente as propriedades
mecânicas, físicas e de durabillidade do concreto, além das
características de trabalhabilidade, relacionadas ao transporte e
lançamento, condições estas que variam de acordo com a
situação.
2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO
As propriedades do concreto podem ser avaliadas em
relação ao estado fresco e ao estado endurecido.
A propriedade mais importante do concreto fresco que
engloba características de difícil avaliação quantitativa é a
trabalhabilidade. Um concreto considerado trabalhável
apresenta características (consistência e dimensão máxima do
28
agregado) adequadas ao uso a que se destina (dimensões das
peças, espaçamento e distribuição das armaduras) e ao método
de lançamento, adensamento e acabamento, sem apresentar
segregação ou exsudação (LIMEIRA, 2000).
Esta trabalhabilidade pode ser avaliada através do
parâmetro denominado consistência do concreto fresco. Pode ser
definida como sendo maior ou menor capacidade do concreto de
se deformar sob a ação da sua própria massa. Para verificação
das características associadas à trabalhabilidade dos concretos
no estado fresco, o ensaio de abatimento do tronco de cone é
considerado o mais adequado. Este ensaio, conhecido como
slump test, é realizado de acordo com a ABNT/NBR NM 67, e
fornece a medida do índice de consistência.
Neville (1997) indica correlações entre o ensaio de
abatimento e trabalhabilidade, conforme mostra a Tabela 3.
Tabela 3 – Relação entre trabalhabilidade e grandeza de
abatimento
Trabalhabilidade Abatimento (mm)
Abatimento zero 0
Muito baixa 5 a10
Baixa 15 a 30
Média 15 a 75
Alta 80 a 155
Muito Alta 160 ao desmoronamento
Fonte: Neville, 1997.
Dentre as propriedades do concreto no estado
endurecido, a resistência à compressão é considerada a
propriedade mais importante na avaliação do concreto
(LIMEIRA, 2000).
A resistência à compressão é determinada através de
ensaios de compressão axial, cujo valor obtido aos 28 dias é
aceito como sendo o índice geral da resistência do concreto. A
29
ABNT/NBR 5738 (2015) prescreve recomendações e
procedimentos para realização dos ensaios.
Os fatores que afetam a resistência incluem propriedades
e proporções dos materiais que compõem a dosagem do
concreto, grau de adensamento e condições de cura. Os valores
de resistência à compressão estão diretamente relacionados ao
tipo de cimento utilizado e do fator água/cimento durante o
processo de dosagem, conforme pode ser observado na Tabela 4
(IBRACON, 2010).
Tabela 4 – Resistência à compressão média do concreto aos 28
dias (em MPa) de acordo com o tipo de cimento e a relação
água/cimento.
Classificação
do cimento
Relação a/c
0,65 0,60 0,55 0,50 0,45
CP I 32 28 32 37 41 47
CP II 32 24 28 31 35 39
CP II 40 28 32 36 41 46
CP III 32 23 27 31 36 41
CP III 40 27 32 37 42 49
CP IV 32 24 28 32 36 41
CP V ARI RS 30 33 38 42 46
CP V ARI 33 38 42 47 53
Nota: Agregados de origem granítica, diâmetro máximo dos
agregados de 25 mm, abatimento entre 50 mm e 70 mm,
concretos com aditivo plastificante normal.
Fonte: IBRACON, 2010.
Campiteli (2004) apresenta um método que considera a
dosagem do concreto em massa, dada pela relação cimento-
areia-pedra-água, sendo necessário relacionar cada parcela às
propriedades que se deseja obter para o concreto, utilizando os
parâmetros de consistência, coesão e resistência à compressão.
30
Afirma ainda que a dosagem de concreto é apenas uma
estimativa e precisa ser experimentada em laboratório para que
suas propriedades sejam ajustadas às exigências do projeto em
estudo.
2.3 MATÉRIAS-PRIMAS PARA PRODUÇÃO DO
CONCRETO
As propriedades do concreto estão diretamente ligadas às
características dos materiais que o constitui. Faz parte da
composição do concreto basicamente: o aglomerante hidráulico,
os agregados graúdos e miúdos e a água. Pode também conter
adições (cinza volante, pozolanas e outros) e aditivos químicos
com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades
básicas.
2.3.1 Cimento Portland
Pode ser definido como material de granulometria fina
que, quando hidratado com água, forma uma pasta capaz de
aglutinar agregados devido as suas características mecânicas
(RIBEIRO et al., 2002).
É uma mistura de silicatos e aluminatos de cálcio anidros
que, após hidratação, reagem liberando calor e formando um
material duro e insolúvel em água (ABREU, 1973). Os silicatos
e aluminatos contidos no cimento possuem reatividades
diferentes quando hidratados, possibilitando propriedades
diferentes do cimento de acordo com as proporções entre estes
compostos (BAUER, 1985).
A fabricação do cimento consiste na mistura de calcário
e argila, num processo a seco ou via úmida, sendo então
calcinados entre 1300°C e 1400°C em fornos rotativos para
formar o clínquer. O clínquer, uma mistura granular de 3 mm a
20 mm de diâmetro, duro e vítreo a temperatura ambiente, é
então moído finamente e, como endurece muito rápido em
contato com água, é acrescido de gesso para retardar o tempo de
31
pega. Os principais componentes do cimento Portland são
apresentados na Tabela 5 (NEVILLE, 1997).
Os dois silicatos de cálcio presentes na composição do
cimento são fundamentais na resistência mecânica, o C3S nas
primeiras idades e o C2S em idades avançadas. Já os aluminatos
são responsáveis pelas primeiras reações, apresentando baixa
resistência frente a esforços mecânicos (PETRUCCI, 1979).
Tabela 5 – Principais compostos do cimento Portland
Nome do composto Composição em
óxidos Nomenclatura
Silicato Tricálcico 3CaO.SiO2 C3S
Silicato Dicálcico 2CaO.SiO2 C2S
Aluminato de cálcio 3CaO.Al2O3 C3A
Ferroaluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF
Fonte: Neville, 1997.
A hidratação dos aluminatos (C3A e C4AF) na presença
do gesso adicionado na fabricação do cimento, resulta na
formação de etringitas que assumem formas de agulhas e
começam minutos após o início da hidratação, sendo estas
responsáveis pelo fenômeno da pega. A hidratação dos silicatos
se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. A
hidratação do C3S e C2S origina silicatos de cálcio hidratados
que possuem composição química muito variada e são
representados genericamente por C-S-H e hidróxido de cálcio -
Ca(OH)2, compostos que preenchem o espaço ocupado
previamente pela água e pelas partículas de cimento em
dissolução.
De acordo com Melo (2010), pode ocorrer a presença da
etringita tardia, fenômeno que envolve reações químicas e que
pode se manifestar em compósitos a base de cimento Portland
endurecidos. Os íons sulfato (SO4-) presentes na mistura são
adsorvidos pelo silicato de cálcio hidratado (C-S-H) formando a
nova etringita dentro de poros pré-existentes (SKALNY et al.,
32
1996, COLLEPARDI, 2003; AGUIAR e SELMO, 2004;
MELO, 2010).
Mehta e Monteiro (2008) apresentam duas equações de
formação da etringita como consequência do ataque por sulfato.
- Formação de etringita pela reação dos íons sulfato com o
aluminato de cálcio hidratado (Equação 1).
C3A . CH . H18 + 2 CH + 3 S + 11 H C3A . 3 CS . H32 (1)
Onde
C3A – Aluminato tricálcico
C – Óxido de Cálcio
H - Hidrogênio
S – Sulfato
- Formação de etringita pela reação dos íons sulfato com o
monossulfato hidratado (Equação 2).
C3A . CS . H18 + 2 CH + 2 S + 12 H C3A . 3 CS . H32 (2)
Os tipos de cimento Portland existentes no mercado têm
certas características e propriedades que os tornam mais
adequados para determinados usos, permitindo que se obtenha
um concreto ou uma argamassa com a resistência e durabilidade
desejadas.
Conforme a ABCP (2015) os vários tipos de cimentos
produzidos no Brasil são designados pela sigla CP (Cimento
Portland), conforme apresentado na Tabela 6, sendo que o
Cimento Portland comum (CP I) é referência, por suas
características e propriedades.
33
Tabela 6 – Classificação dos tipos de Cimento Portland
Classificação Descrição
CP I Cimento Portland comum
CP I S Cimento Portland com adição
CP II E Cimento Portland composto com escória
CP II Z Cimento Portland composto com pozolana
CP II F Cimento Portland composto com filer
CP III Cimento Portland de alto forno
CP IV Cimento Portland pozolânico
CP V ARI Cimento Portland de alta resistência incial
RS Cimento Portland resistentes a sulfatos
BC Cimento Portland de baixo calor de hidratação
CPB Cimento Portland comum
Fonte: ABCP, 2015.
2.3.2 Agregados
O agregado pode ser definido como material sem forma
ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e
propriedades adequadas para produção de argamassas e concreto
(ABNT/NBR 9935, 2011). Possuem grande importância nas
características finais do concreto, pois perfazem entre 70 e 80%
do volume do mesmo (PETRUCCI, 1971).
Dentre as características dos agregados, algumas são
muito importantes para a tecnologia do concreto como
composição granulométrica, absorção de água, forma e textura
superficial das partículas e resistência à compressão (MEHTA e
MONTEIRO, 1994).
Os agregados influenciam tanto nas propriedades do
concreto no estado endurecido quanto do concreto no estado
fresco, pois a forma e a textura superficial dos agregados
interferem na trabalhabilidade dos concretos e no consumo de
argamassa (MEHTA e MONTEIRO, 1994). A forma e textura
34
dos agregados influenciam também na resistência à flexão
(ALTHEMAN, 2002).
Segundo Bauer (1995) os agregados podem ser
classificados em naturais ou artificiais. Os agregados naturais se
encontram na natureza em forma particulada e os agregados
artificiais obtêm a composição particulada por processos
industriais.
Em relação ao tamanho das partículas os agregados
podem ser classificados através da comparação do diâmetro
máximo característico (abertura da peneira imediatamente
superior àquela que retém, de forma acumulada, mais que 5%
em peso dos agregados) e do módulo de finura, comumente
empregado na classificação de areias (soma dos percentuais
retidos acumulados nas peneiras da série normal, dividida por
100). Estes índices são obtidos pela análise dos ensaios de
granulometria dos agregados conforme a ABNT/NBR NM 26
(2009). A classificação dos agregados quanto ao tamanho das
partículas pode ser dividida em agregados graúdos e miúdos,
conforme apresentado nas Tabelas 7 e 8 (BAUER, 2008).
Tabela 7 – Classificação dos Agregados quanto ao Diâmetro
Máximo
Classificação Diâmetro Máximo
Agregado miúdo
É a areia natural ou artificial, resultante do
britamento de rochas estáveis, de diâmetro
máximo igual ou superior a 4,8 mm. Pode ainda
ser dividida em subgrupos: fina, média e grossa.
Agregado graúdo
É o pedregulho, ou pedra britada proveniente do
britamento de rochas estáveis, de diâmetro
superior a 4,8 mm:
Brita 0: 4,8 a 9,5 mm
Brita 1: 9,5 a 19 mm
Brita 2: 19 a 38 mm
Brita 3: 38 a 76 mm
Pedra de mão: maior que 76 mm
Fonte: Bauer, 2008.
35
Tabela 8 – Classificação dos agregados quanto ao Módulo de
Finura
Classificação Módulo de Finura
Muito finas 1,35 < MF < 2,25
Finas 1,71 < MF < 2,78
Médias 2,11 < MF < 3,28
Grossas 2,71 < MF < 4,021
Fonte: Bauer, 2008.
Os agregados graúdos são obtidos a partir de rochas
compactas que ocorrem em depósitos geológicos, pelo processo
industrial da fragmentação controlada da rocha maciça, sendo
enquadrados em diversas categorias (BAUER, 2008).
Segundo Bauer (1995) as rochas mais comumente
exploradas são o granito, o basalto, o gnaisse, o calcário e o
arenito. O granito geralmente fornece agregados de excelente
qualidade, resistentes, com baixa porosidade e absorção de água
e não reagem com os álcalis do concreto de cimento Portland. O
basalto tem granulação fina e dura, fornecendo bons agregados.
O gnaisse é uma rocha metamórfica, granular macroscópica. O
calcário produz, geralmente, agregados de qualidade
satisfatória, com partículas planas ou alongadas. O arenito
apresenta características físicas muito dispersas, sendo que só os
muitos consistentes podem produzir agregados de qualidade
satisfatória.
Os agregados miúdos são obtidos na forma de areia, por
extração direta do leito dos rios, e eventualmente de minas.
Devem sofrer beneficiamento, que consiste em lavagem e
classificação.
O principal componente formador da areia é o quartzo
(SiO2), sendo dependente da composição da rocha da qual é
originada, podendo assim agregar alguns outros minerais. Essa
variedade possibilita diversas aplicações das areias, sendo que
36
todos os tipos de areia têm grande resistência física e
estabilidade química.
Os agregados têm papel fundamental na composição dos
concretos, sendo o principal responsável pela massa unitária,
módulo de elasticidade e estabilidade dimensional do concreto
(MEHTA e MONTEIRO, 1994). Segundo Isaia (2011), uma
série de características importantes precisam ser avaliadas para
qualificar agregados para produção de concreto. A massa
específica é diretamente proporcional à resistência à compressão
do concreto e à forma do agregado, caracterizada pela
granulometria e textura.
A massa específica absoluta do agregado é a massa por
unidade de volume da parte sólida do grão, excluídos os vazios,
sendo que a massa específica aparente do agregado é a massa
por unidade de volume, incluídos os vazios entre os grãos. A
massa específica aparente tem grande importância em
tecnologia para converter as composições do concreto dadas em
massa para volume e vice-versa.
Segundo Neville (1997) a massa específica aparente do
agregado interfere na relação pasta/agregado. A porosidade, a
permeabilidade e a absorção dos agregados influenciam nas
propriedades tais como a aderência entre o agregado e pasta de
cimento hidratada, a resistência do concreto ao congelamento e
degelo, bem como a sua estabilidade química e resistência à
abrasão.
A composição granulométrica é a distribuição das
partículas dos materiais granulares entre várias dimensões, e é
usualmente expressa em termos de porcentagens acumuladas
maiores ou menores do que cada uma das aberturas de uma série
de peneiras, ou de porcentagens entre intervalos de aberturas das
peneiras (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
O conhecimento da composição granulométrica do
agregado é de fundamental importância para o estabelecimento
da dosagem dos concretos, influenciando na quantidade de água
a ser adicionada ao concreto, que se relaciona com a resistência
37
e a trabalhabilidade do concreto. A análise de dados de uma
composição granulométrica possibilita o cálculo do módulo de
finura, do diâmetro máximo do agregado e ainda a visualização
da homogeneidade ou heterogeneidade da distribuição de
partículas.
Segundo Mehta e Monteiro (1994) a forma e a textura
das partículas influenciam principalmente nas propriedades do
concreto no estado fresco.
2.4 ADIÇÕES MINERAIS
Os resíduos originados em outras indústrias que em
algumas situações seriam descartados em grande quantidade em
locais inapropriados, com risco de contaminação do solo e da
água, são considerados as adições minerais mais utilizadas na
construção civil (DAL MOLIN, 2005)
Segundo Malhotra e Mehta (1996) os benefícios do uso
de adições no cimento ou em concretos podem ser divididos em
três categorias:
Benefícios de engenharia: a incorporação de partículas
finas ao concreto tende a melhorar a trabalhabilidade e reduzir a
quantidade de água para alcançar a consistência desejada, com
incremento de resistência, redução da permeabilidade e aumento
da resistência a ataques químicos;
Benefícios econômicos: dos materiais constituintes do
concreto, o cimento Portland é o mais caro, sendo que as adições
de resíduos ou subprodutos industriais ao concreto, reduzem a
quantidade de cimento na mistura com consequente diminuição
do custo do concreto;
Benefícios ecológicos: diversos resíduos ou
subprodutos utilizados como adições aos cimentos e concretos
contêm em suas composições químicas substâncias poluentes,
tóxicas e patogênicas podendo ser nocivos ao meio se não forem
dispostos de uma forma segura.
38
De acordo com Dal Molin (2005) e Silva (2006) as
adições minerais, de acordo com sua ação físico-química, podem
ser divididas em três grupos:
Material cimentante: Não necessita de hidróxido de
cálcio presente no cimento Portland para formar produtos
cimentantes. No entanto, sua auto-hidratação normalmente é
lenta e a quantidade de produtos cimentantes formados é
insuficiente para aplicação do material para fins estruturais.
Material pozolânico: A pozolana é um material
silicioso ou sílico-aluminoso, que por si só, possui pouco ou
nenhum valor cimentício, mas quando finamente dividido e em
presença de umidade, reage quimicamente com o hidróxido de
cálcio à temperatura ambiente para formar compostos que
possuem propriedades cimentícias.
Material não reativo: É o caso do filer que, quando
finamente dividido (com diâmetro próximo ao do cimento), não
possui atividade química. Sua ação se resume a um efeito físico
de empacotamento granulométrico, uma vez que possibilita o
preenchimento dos vazios entre as partículas de cimento
disperso, promovendo aumento na compacidade da mistura e,
consequentemente, o refinamento dos poros.
Em princípio, qualquer cinza, de origem industrial ou
vegetal, predominantemente siliciosa, que possa ser produzida
no estado amorfo e com finura adequada, pode ser utilizada
como adição mineral (JOHN et al., 2003).
Cheah e Ramli (2011) indicam que a quantidade e
qualidade de cinzas de madeira são dependentes de vários
fatores, ou seja, temperaturas de combustão de biomassa de
madeira, espécies de madeira a partir do qual os combustíveis de
biomassa de madeira foram obtidos e os tipos de tecnologia de
combustão utilizados. Assim, a caracterização adequada de
cinzas de madeira é obrigatória antes da sua aplicação como
material constituinte da produção das misturas de concreto.
39
A composição das cinzas pode ser bastante variada e
depende de uma série de fatores a exemplo da parte da planta
que está sendo utilizada para a combustão, a idade e os métodos
de armazenamento (HORTA et al., 2010).
A substituição da areia natural por cinzas de fundo tem
mostrado grande potencial de aproveitamento para produção de
materiais cimentícios. A cinza de fundo tem sido utilizada como
substituto de areia natural na produção de blocos de concretos e,
em muitos países, usada como base na construção de rodovias
(CHERIAF et al., 1999).
As cinzas de resíduos de madeira têm essencialmente na
sua composição: CaO, SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, MgO, SO3,
TiO2 e P2O5 (UDOEYO et al., 2006).
Diversos autores apontam intervalos de valores entre os
quais podem variar alguns dos componentes químicos das cinzas
conforme apresentado na Tabela 9 (ELINWA e MAHMOOD,
2002; UDOEYO e DASHIBIL, 2002; ELINWA e EJEH, 2004;
ABDULLAHI, 2006; CHEAH e RAMLI, 2012).
Tabela 9 – Composição química de Cinzas de Madeira
Autores Compostos químicos
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O P2O5
Elinwa e
Mahmood 67,20 4,09 2,26 9,98 5,80 - 0,08 0,48
Udoeyo e
Dashibil 78,92 0,89 0,85 0,58 0,96 - 0,43 -
Elinwa e
Ejeh 67,20 4,09 2,26 9,98 5,80 - 0,08 0,48
Abdullahi 31,80 28,0 2,34 10,53 9,32 0,38 6,50 -
Cheah e
Ramli 28,00 4,10 2,50 39,00 10,00 7,40 1,00 3,90
Fonte: Elinwa e Mahmood, 2002; Udoeyo e Dashibil, 2002; Elinwa e Ejeh,
2004; Abdullahi, 2006; Cheah e Ramli, 2012.
A diferença na composição total destes óxidos em
comparação com valores obtidos em pesquisas anteriores,
mostra a variabilidade a que o material está sujeito, sugerindo,
40
portanto, uma análise química antes da sua utilização como
material pozolânico (NAIK e KRAUS, 2003).
Para materiais não convencionais como os resíduos de
cinzas de madeira, não existem especificações ambientais
adequadas para a sua utilização enquanto material de
construção. Como tal, as análises realizadas tendem a usar os
níveis de contaminação da lixiviação na sua apreciação acerca
da utilização ou não destes resíduos como material de
construção (CHEAH e RAMLI, 2011).
O teor de metais pesados, resultantes da lixiviação das
cinzas de madeira, apresenta metais pesados como o cromo,
ferro, zinco e arsênio. No entanto, estas concentrações de metais
pesados podem estar associadas ao grau de acidez do agente de
lixiviação do próprio ensaio e/ou à origem dos conservantes
usados na madeira, sendo sugerido um processo de seleção das
cinzas de madeira antes do seu emprego no concreto (UDOEYO
et al., 2006).
Siddique (2012) estudando a composição físico-química
e mineralógica básica das cinzas de madeira, verificou sua
influência na absorção de água, resistência à compressão, à
tração e a flexão, resistência ao congelamento e
descongelamento, retração do concreto e seu comportamento à
lixiviação. Observou que a capacidade de absorção de água do
concreto aumenta com o aumento do teor de cinzas de madeira,
e a resistência do concreto diminui ligeiramente com o aumento
no teor de cinzas de madeira, mas aumenta com a idade devido
a ações pozolânicas, concluindo que as cinzas de madeira podem
ser usadas para confecção de produtos pré-moldados e concretos
estruturais.
Relativamente à trabalhabilidade do concreto com
recurso à adição de cinzas de madeira, estudos evidenciam a
diminuição da trabalhabilidade com o aumento do teor de cinzas
de madeira na dosagem do concreto (UDOEYO et al., 2006).
O uso de cinzas de madeira na dosagem do concreto, em
percentagens dos 5% aos 30%, reduz o valor da resistência à
41
compressão do concreto relativamente nos períodos de cura
analisados (UDOEYO e DASHIBIL, 2002; ELINWA e EJEH,
2004; ELINWA e MAHMOOD, 2002; ABDULLAHI, 2006).
A tendência de redução da resistência à compressão se
deve ao fato das partículas das cinzas de madeira atuarem
essencialmente como material de enchimento e não como
material ligante na matriz cimentícia (UDOEYO et al., 2006).
2.5 POLÍTICA NACIONAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS
A Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS (2016),
define “resíduos industriais” como aqueles gerados nos
processos produtivos e instalações industriais. De acordo com a
Resolução CONAMA n° 313/2002, Resíduo Sólido Industrial é
todo resíduo que resulte de atividades industriais e que se
encontre nos estados sólido, semi-sólido, gasoso - quando
contido, e líquido – cujas particularidades tornem inviável o seu
lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos d’água, ou
exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis
em face da melhor tecnologia disponível.
A PNRS (2016) busca a prevenção e a redução na
geração de resíduos, tendo como proposta a prática de hábitos
de consumo sustentável e um conjunto de instrumentos para
propiciar o aumento da reciclagem e da reutilização dos resíduos
sólidos (aquilo que tem valor econômico e pode ser reciclado ou
reaproveitado) e a destinação ambientalmente adequada dos
rejeitos (aquilo que não pode ser reciclado ou reutilizado).
Segundo dados de 2008 divulgados pelo Instituto
Brasileiro de Geografia e Estatística, por meio da Pesquisa
Nacional de Saneamento Básico, 99,96% dos municípios
brasileiros têm serviços de manejo de Resíduos Sólidos, mas
50,75% deles dispõem seus resíduos em vazadouros; 22,54% em
aterros controlados; 27,68% em aterros sanitários. A prática
desse descarte inadequado provoca sérias e danosas
42
consequências à saúde pública e ao meio ambiente (PNSB,
2008).
O Plano Nacional de Resíduos Sólidos, um dos
instrumentos mais importantes da Política Nacional, na medida
que identifica os problemas dos diversos tipos de resíduos
gerados, as alternativas de gestão e gerenciamento passíveis de
implementação, indica programas e ações para mudanças
positivas sobre o quadro atual (PNRS, 2016).
Neste contexto, eliminar os resíduos sólidos industriais
destinados de maneira inadequada ao meio ambiente e incentivar
o fortalecimento do gerenciamento de resíduos sólidos nas
indústrias, fomentando o desenvolvimento tecnológico
relacionado ao aproveitamento de resíduos sólidos industriais,
fazem parte da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS,
2016).
2.6 BLOCOS INTERTRAVADOS DE CONCRETO
Os blocos intertravados de concreto, concebidos por uma
mistura de cimento Portland, agregados e água, são uma
alternativa viável para pavimentação de estradas e passeios
públicos. Possuem formatos, dimensões e composições
variáveis, possibilitando a incorporação de adições minerais ao
concreto.
O pavimento se caracteriza pela facilidade de execução
e rápido treinamento da mão-de-obra. Em geral, não necessita
de equipamentos especiais e de grande porte, permitindo a
utilização de mão-de-obra local e frentes de trabalho
simultâneas, resultando em economia de tempo de construção e
liberação ao tráfego imediata.
A técnica adotada para produção de blocos intertravados
de concreto vai definir a metodologia de dosagem do processo.
A maioria das fábricas utiliza vibro-prensas requerendo
concretos de consistência seca e coesão suficiente para se
manterem íntegros até seu endurecimento, sem sofrer
43
desmoronamentos ou quebra de arestas. A coesão da mistura é
obtida principalmente em função da correta quantidade de finos
em conjunto com a vibração e pressão de adensamento exercidas
pelo equipamento no momento da moldagem dos blocos
(ABREU, 2001).
O processo de produção destes blocos deve ser iniciado
com a adição dos insumos em uma máquina misturadora,
conforme Figura 1, colocando os agregados, o cimento e,
finalmente, as devidas proporções de água. Em seguida, a
argamassa é levada ao carregador mecânico e despejada na
máquina vibro-prensa (COLEVATTI, 2015).
O equipamento é composto por um sistema integrado de
vibração e compressão do concreto nas formas de blocos,
garantindo uma maior densidade e resistência dos produtos. As
especificações dessas máquinas variam de acordo com o
fabricante.
Figura 1 – Equipamento para produção de Blocos Intertravados
de Concreto
Fonte: Colevatti, 2015.
44
Após a prensagem e desforma, os blocos dispostos sobre
bases de madeira (palets), são empilhados permanecendo desta
forma até o final do processo de cura. Durante o processo de
cura, as peças recebem hidratação, em câmaras úmidas, ou
através da dispersão de água sobre os lotes, sendo também
abrigados da incidência de luz direta do sol. Concluído o
processo de cura, os blocos estão disponíveis para carregamento
e transporte até o local da obra.
A resistência esperada pelos blocos intertravados de
concreto deve ser suficiente para garantir seu manuseio durante
a etapa de fabricação e execução do pavimento, além de ter
capacidade estrutural para resistir às ações do tráfego e
quaisquer formas de utilização.
A ABNT/NBR 9781 (2013) estabelece que a resistência
característica à compressão aos 28 dias das peças de concreto
deve ser igual ou superior a 35 MPa para as solicitações de
tráfego de pedestres, veículos leves e comerciais de linha, e o
valor igual ou superior a 50 MPa para tráfego de veículos
especiais e solicitações capazes de produzir efeitos de abrasão
acentuados.
45
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Este capítulo apresenta os materiais ensaiados e as
metodologias utilizadas no desenvolvimento experimental do
trabalho. A Figura 2 apresenta o fluxograma de atividades
Figura 2 – Fluxograma do procedimento experimental
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
46
3.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Os materiais que compõem o concreto e os blocos
intertravados de concreto são bastante comuns: cimento, areia,
brita e água. Visando a análise da viabilidade de uso do resíduo
cinza de madeira como adição mineral em produtos cimentícios,
este também será caracterizado.
A seleção dos materiais da pesquisa foi segundo os
critérios de disponibilidade na região do município de
Joinville/SC e de características adequadas à produção de
concreto. Para a segunda parte da pesquisa, realizada em blocos
intertravados de concreto, o material caracterizado foi
selecionado dentro da empresa fabricante de artefatos de
cimento.
O cimento utilizado no estudo do concreto é classificado
como CP II-Z, da linha de cimentos da Votorantim, sendo as
características técnicas fornecidas pela fabricante, conforme
apresentada na Tabela 10 (ABCP, 2015).
Tabela 10 – Composição do Cimento Portland Composto
Tipo de
Cimento
Portland
Sigla
Composição (% em massa)
Norma
Brasileira Clínquer
+ Gesso
Material
pozolânico
(sigla Z)
Material
carbonático
(sigla F)
Composto CP II-Z 94-76 6-14 0-10 NBR 11578
Fonte: ABCP, 2015.
A areia utilizada no estudo do concreto é classificada
como fluvial natural do Rio Itapocu da região de Araquari/SC e
a brita é proveniente de rocha gnaisse da região de Joinville/SC.
O cimento utilizado no estudo dos blocos intertravados
de concreto é classificado como CP V ARI, da linha de cimentos
da Votorantim, sendo as características técnicas fornecidas pela
fabricante, conforme composição apresentada na Tabela 11
(ABCP, 2015).
47
Tabela 11 – Composição do Cimento Portland V ARI
Tipo de Cimento
Portland Sigla
Composição (% em massa) Norma
Brasileira Clínquer +
Gesso
Material
carbonático
Alta Resistência
Inicial CP V ARI 100-95 0-5
NBR
5733
Fonte: ABCP, 2015.
Na produção dos blocos intertravados de concreto são
utilizados dois aditivos, um plastificante e outro acelerador de
pega, conforme características apresentadas na Tabela 12. O
aditivo plastificante é um composto químico isento de cloretos
usado para blocos de concreto e para outras peças classificadas
como artefatos de cimento e pré-fabricados de concreto seco. É
utilizado para facilitar a desforma das peças, aumentar a
resistência e reduzir o risco de fissuras. O acelerador de pega é
indicado para concreto e argamassa, nos quais se deseja um
tempo de pega mais rápido e maiores resistências iniciais.
Tabela 12 – Características dos Aditivos
Produto Densidade
(kg/l) Ph Base química principal
Aditivo plastificante 1,0 9,0 + 1 Surfactante a base de
ricinoleatosulfonil
Acelerador de pega 1,2 9,0 Cloreto de cálcio
Fonte: Hagen-Rheydt do Brasil Química Fina Ltda, 2015.
As caracterizações da cinza de madeira, dos agregados
miúdo e graúdo e dos corpos de prova foram efetuadas nos
laboratórios da Udesc/Joinville, Senai/Criciúma e
Acquaplant/Joinville.
48
3.1.1 Caracterização dos agregados
3.1.1.1 Determinação da distribuição granulométrica
Uma das razões para a especificação de limites
granulométricos e da dimensão máxima dos agregados é sua
influência na trabalhabilidade do concreto. A granulometria é
um método que visa classificar as partículas de uma amostra
pelos respectivos tamanhos e medir as frações correspondentes
a cada tamanho. É possível determinar o módulo de finura e
dimensão máxima característica da curva granulométrica, sendo
utilizado para este procedimento ABNT/NBR NM 248 (2003).
Foram separadas duas amostras com 300g cada para cada
um dos agregados, secas em estufa por 24 horas, esfriadas à
temperatura ambiente e pesadas para determinação de suas
massas.
As peneiras previamente limpas foram encaixadas com a
abertura de malha em ordem da base para o topo (9,5mm-
6,3mm-4,75mm-2,36mm-1,18mm-0,6mm-0,3mm-0,15mm) de
modo a formar um único conjunto, provido de um fundo e de
uma tampa.
Cada amostra, ou porções da mesma foram colocadas
sobre a peneira superior do conjunto e foram agitadas
mecanicamente. Em seguida, destacou-se a peneira superior e
foi realizada agitação manual. Depois de acrescentar o material
passante na peneira superior, procedeu-se a agitação manual da
próxima peneira, até que a massa de material passante pelas
peneiras não fosse inferior a 1% da massa do material retido. O
material retido no fundo e em cada peneira, escovada, foi
separado e pesado.
3.1.1.2 Determinação da massa específica
A massa específica é a relação entre a massa do agregado
seco e seu volume, sem considerar os poros permeáveis à água.
Já a massa específica aparente é a relação entre a massa do
49
agregado seco e seu volume, incluindo os poros permeáveis à
água (ABNT/NBR NM 52, 2009).
Para determinação da massa específica do agregado
miúdo foi utilizada a norma ABNT/NBR NM 52 (2009), sendo
que a separação das amostras foi realizada de acordo com a
ABNT/NBR NM 26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).
Foram separadas amostras de 500g de cada agregado
miúdo, sendo cada uma das amostradas colocada em frasco e
registrada a massa do conjunto. O frasco utilizado foi
completado com água até atingir a marca de 500 ml. Após a
remoção das bolhas de ar com movimentos suaves o conjunto
foi submetido a um banho mantido à temperatura constante de
21 oC. Após decorrida 1 hora, adicionou-se água ao frasco para
que a marca de 500 ml fosse atingida e pesado para determinação
da massa total do conjunto. O agregado contido no frasco foi
removido, seco a 105 oC até a massa constante, esfriado a
temperatura ambiente em dessecador e pesado em balança
digital com resolução de 0,1 g.
A determinação da massa específica aparente do
agregado seco (d1) foi obtida pela equação 3:
d1 = m (3)
V - Va
Onde:
d1 – massa específica aparente do agregado seco (g/cm3)
m – massa da amostra seca em estufa (g)
V – volume do frasco (cm3)
Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)
Sendo o volume da água adicionada ao frasco (Va) obtido
pela equação 4:
Va = m2 – m1 (4)
a
50
Onde:
Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)
m1 – massa do conjunto (frasco + agregado) em g
m2 – massa total (frasco + agregado + água) em g
ρa – massa específica da água (g/cm³)
A determinação da massa específica do agregado
saturado superfície seca (d2) foi obtida pela equação 5:
d2 = ms (5)
V – Va
Onde:
d2 – massa específica do agregado saturado superfície seca
(g/cm3)
ms – massa da amostra na condição saturada superfície seca (g)
V – volume do frasco (cm3)
Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)
A equação 6 determina a massa específica do agregado
(d3):
(6)
(6)
Onde:
d3 – massa específica do agregado (g/cm3)
m – massa da amostra seca em estufa (g)
ms – massa da amostra na condição saturada superfície seca (g)
V – volume do frasco (cm3)
Va – volume de água adicionada ao frasco (cm3)
ρa – massa específica da água (g/cm³)
d3 = m
(V – Va) – ms – m
ρa
51
Para a determinação da massa específica do agregado
graúdo foi utilizada a norma ABNT/NBR NM 53 (2009), sendo
que a separação das amostras foi realizada de acordo com a
ABNT/NBR NM 26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).
Uma amostra de 2 kg do agregado graúdo, foi submersa
em água à temperatura ambiente por um período de 24 horas. Na
sequência a amostra foi retirada e envolvida em um pano
absorvente para que a água visível fosse eliminada.
Imediatamente após ser enxugada a amostra saturada com
superfície seca foi pesada em balança digital com resolução de
1 g. Esta amostra foi novamente submersa em água mantida a
23ºC, pesando-se em água. Foi realizada a secagem da amostra,
deixando a mesma à temperatura ambiente durante 3 horas e
posteriormente pesada.
O resultado obtido do ensaio foi referente à média de
duas determinações com amostras diferentes. Os ensaios foram
realizados em ambiente com temperatura controlada de 25°C.
A massa específica do agregado seco foi obtida pela
equação 7:
d = m (7)
ms – ma
Onde:
d – massa específica do agregado seco (g/cm3)
m – massa ao ar da amostra seca (g)
ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca
(g)
ma – massa em água da amostra (g)
A massa específica do agregado na condição saturado
superfície seca foi obtida pela equação 8:
(8)
ds = ms
ms - ma
52
Onde:
ds – massa específica do agregado na condição saturado
superfície seca (g/cm3)
ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca
(g)
ma – massa em água da amostra (g)
Nota: A diferença (ms – ma) é numericamente igual ao volume
do agregado, excluindo-se os vazios permeáveis.
A equação 9 determina a absorção do agregado graúdo:
A = ms – ma * 100 (9)
m
Onde:
A – absorção de água (%)
ms – massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca
(g)
ma – massa em água da amostra (g)
m – massa ao ar da amostra seca (g)
3.1.1.2 Determinação do teor de umidade superficial do
agregado miúdo
A umidade superficial é a água aderente à superfície dos
grãos expressa em porcentagem da massa do agregado úmido
em relação à massa do agregado seco. Esta umidade deve ser
determinada para garantir a relação água/cimento do concreto ou
argamassa (ABNT/NBR 9775, 2011).
A norma ABNT/NBR 9775 (2011) descreve o método de
ensaio para determinação do teor de umidade superficial em
agregados miúdos por meio do frasco de Chapman, sendo que
as amostras foram separadas de acordo com a ABNT/NBR NM
26 (2009) e ABNT/NBR NM 27 (2001).
53
Para realização do ensaio, foram separadas amostras de
cada agregado miúdo úmido de 500g. Utilizando o frasco de
Chapman foi adicionada água até a marcação de 200 ml,
deixando-o em repouso para que não permanecesse água aderida
na face interna do frasco. Na sequência, a amostra de agregado
miúdo úmido foi introduzida cuidadosamente no frasco,
agitando-o suavemente para eliminação de bolhas de ar.
A leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco
foi realizada após repouso aproximado de 45 segundos do frasco
de Chapman em uma superfície plana e isenta de vibrações. Esta
leitura indica o volume, em milímetros, ocupado pelo conjunto
água-agregado miúdo.
Assim, a umidade superficial presente no agregado
miúdo, expressa em porcentagem de massa de material seco, foi
calculada segundo a equação 10:
w = (L – 200 – 500/) * 100 (10)
700 - L
Onde:
w – porcentagem de umidade do agregado
L – leitura final no frasco de Chapman
– massa específica do agregado
3.1.2 Caracterização dos resíduos
Os resíduos para este caso em estudo, as cinzas de
madeira, tiveram origem numa indústria de painéis e produtos
de madeira, situada no Paraná. Estas cinzas são provenientes da
combustão incompleta da madeira de Pinus (casca, galhos,
folhas e subprodutos madeireiros resultantes do processo de
beneficiamento da madeira). A incineração tem como função
principal fornecer o poder calorífico à fornalha, programada
para atuar à temperatura de 800 oC. Resultado deste processo, as
cinzas de fundo (depositadas na esteira), que denominadas neste
54
estudo de “AMCM01” e as cinzas volantes (captação mecânica
em filtros de saco ou dispositivos semelhantes), denominadas de
“AMCM02”, são recolhidas e levadas para aterro. Estas cinzas
foram utilizadas em substituição parcial do agregado miúdo na
confecção de produtos cimentícios.
3.1.2.1 Determinação da massa específica
A determinação da massa específica dos resíduos foi
obtida utilizando um picnômetro a gás, utilizando o gás hélio
como agente. Os ensaios foram realizados para os dois tipos de
resíduos (cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”), com
material seco a 120oC e material calcinado a 900oC. Foram
realizadas 10 medidas para cada amostra, apresentando a média
das medições.
3.1.2.2 Determinação da absorção de água
Para determinação da absorção de água dos resíduos, foi
elaborado um procedimento experimental no Laboratório de
Materiais de Construção Civil do Centro de Ciências
Tecnológicas da Udesc/Joinville.
Uma amostra de 100g de cada resíduo (cinzas de madeira
“AMCM01” e “AMCM02”) foi separada e previamente seca em
estufa a 105 oC. Utilizando um molde de corpo de prova metálico
cilíndrico (5x10cm), foram colocadas pequenas porções deste
resíduo e, com auxílio de soquete, cada porção foi devidamente
compactada para adensamento do material, até que atingisse a
metade da altura do molde.
Verificado o volume ocupado pelo resíduo, a amostra foi
retirada e pesada em balança com resolução de 0,1 g. Em um
recipiente cilíndrico foi adicionado 200 ml de água a
temperatura ambiente. A amostra foi então adicionada ao
recipiente com água e devidamente misturada com auxílio de
uma haste de vidro, obtendo-se o volume total. A diferença
55
volumétrica entre a amostra final e a soma do volume da água
com o volume do resíduo compactado separadamente, resulta no
volume de água absorvido pelo resíduo.
3.1.2.3 Determinação da distribuição granulométrica
A análise de distribuição de tamanho de partículas das
cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02” foi realizada no
Laboratório de Materiais de Construção Civil do Centro de
Ciências Tecnológicas da Udesc/Joinville seguindo a norma
para determinação da composição granulométrica de agregados,
a ABNT/NBR NM 248 (2003).
As amostras dos resíduos foram ensaiadas de forma
semelhante descrita no item 3.1.1 Determinação da distribuição
granulométrica dos agregados. Com as informações obtidas
neste ensaio foram determinados o módulo de finura e o
diâmetro máximo das partículas dos resíduos.
3.1.2.4 Determinação da perda ao fogo
O ensaio de perda ao fogo foi realizado utilizando uma
mufla para queima das cinzas de madeira “AMCM01” e
“AMCM02”, cadinhos de porcelana e balança analítica. As
amostras foram aquecidas por 24 h, tanto a 120 oC como a 900
oC, a uma taxa de aquecimento de 10ºC/min e vazão de 20
ml/min. O ensaio verificou a perda de massa com o processo de
calcinação e foi calculado pela equação 11:
PF = Mi * 100 (11)
Mf
Onde:
PF – perda ao fogo (%)
Mi – massa inicial (g)
Mf – massa final (g)
56
3.1.2.5 Difração de raios X
Para identificação de fases cristalinas presentes nos
resíduos, cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”, a
composição mineralógica foi determinada através do
difratômetro de Raios X, no Laboratório de Caracterização de
Materiais da Udesc/Joinville. Foi realizada varredura de 5o a 90o,
sendo 2o/min, em amostras secas (a 120oC) e calcinadas (a
900oC).
3.1.2.6 Microscopia eletrônica
Para caracterização morfológica dos resíduos foi
utilizado um microscópio eletrônico de varredura no
Laboratório de Metalografia e Microscopia Ótica da
Udesc/Joinville. Foram realizadas micrografias nos resíduos de
cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02” em diferentes
níveis de aumento, visualizando o aspecto geral das partículas.
3.1.2.7 Análise Térmica Diferencial
A análise térmica diferencial (DTA) foi realizada com
objetivo de verificar o comportamento do resíduo de cinzas de
madeira “AMCM01” e “AMCM02” de acordo com a variação
da temperatura. O ensaio foi realizado entre a temperatura
ambiente até aproximadamente 1100 oC com taxa de
aquecimento de 10oC/min, pelo Laboratório de
Desenvolvimento e Caracterização de Materiais –
LDCM/SENAI na Unidade de Criciúma/SC. Os ensaios foram
realizados com o intuito de analisar a variação de massa em
função da temperatura, bem como para identificar processos
físicos e químicos envolvendo variação da energia.
57
3.1.2.8 Análise Química
A análise química foi obtida por espectrometria de
fluorescência de Raios X e de absorção atômica, realizada pelo
Laboratório de Desenvolvimento e Caracterização de Materiais
– LDCM/SENAI na Unidade de Criciúma/SC.
Esta análise permitiu verificar os principais elementos da
composição química dos resíduos de cinzas de madeira
“AMCM01” e “AMCM02” bem como o percentual de perda ao
fogo.
3.1.2.9 Solubilização
O ensaio de solubilização dos resíduos de cinzas de
madeira “AMCM01” e “AMCM02” foi realizado pelo
Laboratório da Acquaplant Química do Brasil localizado na
região de Joinville/SC, seguindo a norma da ABNT/NBR 10004
(2004), visando caracterizar os resíduos como classe II A – não
inertes ou classe II B – inertes.
3.1.2.10 Lixiviação
O ensaio de lixiviação dos resíduos de cinzas de madeira
“AMCM01” e “AMCM02” foi realizado pelo Laboratório da
Acquaplant Química do Brasil localizado na região de
Joinville/SC, conforme preconiza a norma da ABNT/NBR
10005 (2004), visando classificar os resíduos classificados pela
norma da ABNT/NBR 10004 (2004), como classe I – perigosos
ou classe II – não perigosos.
3.1.2.11 Determinação do índice de atividade pozolânica
A ABNT/NBR 5752 (2014) define o método de ensaio
para determinação da atividade pozolânica com o cimento. O
ensaio consiste na execução de duas argamassas, sendo a
58
primeira elaborada com cimento e areia normal, e a segunda com
25% em massa de material pozolânico, em substituição à igual
porcentagem de cimento, areia normal e água. Os corpos de
prova são moldados e curados de acordo com a ABNT/NBR
7215 (1996). O índice de atividade pozolânica é a razão entre a
resistência à compressão axial média da argamassa com
pozolana e a resistência à compressão axial média da argamassa
de controle, em MPa, expressa em valor percentual, aos 28 dias,
conforme a ABNT/NBR 12653 (2014).
3.2 MÉTODOS
Para determinar a viabilidade da substituição parcial do
agregado miúdo na confecção de blocos intertravados de
concreto por resíduos de cinzas de madeira, foi considerado
inicialmente esta mesma substituição em concreto. Para as
respectivas caracterizações, foram realizados os procedimentos
descritos na sequência.
3.2.1 Produção do Concreto
3.2.1.1 Dosagem do Concreto
Inicialmente trabalhou-se com um concreto de controle,
nomeado “Referência”, e na sequência foram realizados quatro
tipos de substituição parcial do agregado miúdo em massa,
considerando as cinzas de madeira “AMCM01” e “AMCM02”
em diferentes percentuais.
Para dosagem do concreto foi utilizado o método do IPT,
apresentado por Campiteli, utilizando os principais parâmetros
do concreto que se deseja produzir: consistência, coesão e
resistência à compressão.
A consistência, foi definida pela proporção entre a água
e os materiais secos que constituem o concreto, sendo calculada
pela equação 12:
59
H = x * 100 (%) (12)
1 + m
Onde:
H – relação água/materiais secos
m – quantidade de brita (kg)
A equação 13 determina a coesão, definida pelo teor de
argamassa seca do concreto:
= 1 + a * 100 (%) (13)
1 + m
Onde:
– teor de argamassa seca do concreto
a – quantidade de areia (kg)
m – quantidade de brita e areia
A relação de areia pode então ser dada pela equação 14:
a = * (1 + m) – 1 (14)
100
A resistência à compressão pode variar inversamente
com a relação água-cimento de acordo com a equação 15:
fcj = A (15)
Bx
Onde:
fcj – resistência à compressão em relação à idade do concreto em
dias (MPa)
x – relação água-cimento (l/kg)
A e B – constantes que dependem dos materiais
60
Da equação 12 obtém-se a quantidade de agregados pela
equação 16 :
m = 100 * x – 1 (16)
H
Substituindo a equação 16 na equação 14 obtém-se a
quantidade de areia pela equação 17:
a = * x - 1 (17)
H
Relacionando as equações 14 e 15 obtém-se a quantidade
de brita pela equação 18:
p = x * (100 - ) (18)
H
Assim a dosagem é expressa pela equação 19 em função
das características H, α, e x:
1 : * x - 1 : x * (100 - ) : x (19)
H H
Relacionando a consistência do concreto (abatimento do
tronco de cone) com os fatores de água-materiais secos, pela
dimensão máxima característica e pela massa específica do
agregado graúdo tem-se a equação 20:
H = 783 * (148 – DMC) + (163 – DMC) * S (20)
4410 *
Onde:
S – abatimento em mm
H – relação água-materiais secos (%)
DMC – dimensão máxima do agregado graúdo (mm)
– massa específica do agregado graúdo (kg/dm3)
61
Considerando ainda que o teor de argamassa seca () foi
obtido em função do módulo de finura do agregado miúdo
conforme Tabela 13 apresentada.
Tabela 13 – Valores estimados para teores de argamassa seca
()
DMC (mm) Módulo de finura do agregado miúdo
menor que 2,4 entre 2,4 e 2,8 maior que 2,8
9,5 55 57 59
19 50 52 54
25 46 48 50
38 43 44,5 46
50 37 39 41
76 33 34,5 36
102 30 31 32
152 27 28 29
Fonte: Campiteli, 2004.
O valor da relação água-cimento (x) foi obtido conforme
valores da Tabela 14.
Tabela 14 – Valores estimados de relação água-cimento (x)
fcj (MPa)
Estimativa da relação água-cimento (x) em l/kg
Cimentos do tipo CP I, II, III e IV CP V ARI
Classe 25 Classe 32 Classe 40
10 0,79 0,83 0,96 0,96
15 0,64 0,74 0,81 0,81
20 0,53 0,63 0,71 0,71
25 0,45 0,55 0,62 0,62
30 0,38 0,48 0,56 0,56
35 0,32 0,42 0,50 0,50
Fonte: Campiteli, 2004.
62
Com a definição da dosagem inicial foi verificada a
necessidade de adequação dos valores estimados de H, α e x,
para garantia da consistência, coesão e resistência do concreto.
O ajuste do valor de α é feito de forma semelhante ao ajuste do
valor de H, observando-se o comportamento do concreto de
traço inicial colocado na betoneira. O ajuste do valor de x, caso
necessário, é feito durante o ensaio do abatimento do tronco de
cone verificando a altura média entre a haste e o concreto.
A dosagem do concreto “Referência” em massa, adotado
foi 1 : 1,62 : 2,28 (cimento; areia; brita), com fator água/cimento
de 0,46 e valor de fcj (resistência à compressão) igual a 31,6
MPa. As demais misturas de concreto com substituições parciais
do agregado miúdo pelos resíduos foram elaboradas de acordo
com esta dosagem.
3.2.1.2 Propriedade do Concreto Fresco
Após elaboração de cada mistura, concreto “Referência”,
concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo
resíduo de cinza de madeira “AMCM01”em 10%, com
substituição de “AMCM01”em 20%, com substituição de
“AMCM02”em 10% e com substituição de “AMCM02”em
20%, foi realizado o ensaio para determinação da consistência
pelo abatimento do tronco de cone, slump test, normalizado pela
ABNT/NBR NM 67 (1998). Na execução deste ensaio também
foi avaliada a coesão de cada mistura.
3.2.1.3 Propriedade do Concreto Endurecido
Conforme estabelece a ABNT/NBR 5738 (2015), foram
moldados corpo de prova cilíndricos de 10 x 20 cm de todas as
misturas em estudo: 08 corpos de prova com concreto
“Referência”, 08 corpos de prova com substituição do agregado
miúdo por “AMCM01”em 10%, 08 corpos de prova com
“AMCM01”em 20%, 08 corpos de prova com “AMCM02”em
63
10% e 08 corpos de prova com “AMCM02” em 20%.
Desmoldados após 24 horas e submetidos à cura submersa, em
tanque de água, por período de 28 dias.
A determinação da resistência à compressão axial seguiu
as orientações da ABNT/NBR 5739 (2007), tendo sido analisada
aos 7 e 28 dias. Para realização do ensaio de compressão, as
faces dos corpos-de-prova tiveram suas superfícies retificadas,
conforme recomendado na ABNT/NBR 5738 (2015).
3.2.1.4 Microscopia Eletrônica
Foram observadas as amostras retiradas dos corpos de
prova rompidos nos ensaios de resistência mecânica à
compressão. O preparo da amostra constou da retirada de uma
pequena parte do corpo de -prova rompido, secagem em estufa
e recobrimento por camada metalizada de ouro. Os
procedimentos para análise microscópica foram realizados no
Laboratório de Metalografia e Microscopia Ótica da
Udesc/Joinville.
3.2.2 Produção dos Blocos Intertravados de Concreto
3.2.2.1 Dosagem dos Blocos Intertravados de Concreto
Considerando que os blocos intertravados de concreto
foram produzidos em empresa especializada em artefatos de
cimento, a dosagem utilizada no processo convencional de
fabricação, foi denominada neste estudo como “Paver
Referência”. Esta dosagem em massa foi 1 : 1,5 : 5,17 : 3,02 :
4,47 (cimento, areia fina, areia média, brita 0 e pedrisco). As
demais misturas com substituição parcial do agregado miúdo
pelos resíduos foi realizada com base nesta dosagem inicial.
64
3.2.2.2 Ensaio de Resistência à Compressão
Conforme estabelece a ABNT/NBR 9781 (2013), os
blocos intertravados de concreto foram retirados aleatoriamente
dos lotes de fabricação para realização da amostragem. As peças
foram saturadas em água à temperatura de 23°C por período de
24 horas antes do ensaio. A determinação da resistência à
compressão axial foi analisada aos 28 dias.
Para a determinação da resistência à compressão dos
blocos intertravados de concreto admitiu-se que as resistências
à compressão obedeceram à distribuição normal, sendo o valor
característico estimado pela equação 21:
fpk,est = fp - t * s (21)
Onde
fpk,est – resistência característica estimada à compressão (MPa)
fp – resistência média das peças (MPa)
s – desvio padrão da amostra (MPa)
t – coeficiente de Student, em função do tamanho da amostra,
conforme Tabela constante da ABNT/NBR 9781 (2013).
O desvio padrão da amostra calcula-se pela equação 22:
s = (fp - fpi)2 (22)
n - 1
Onde
fp – resistência média das peças (MPa)
fpi – resistência individual das peças (MPa)
n – número de peças da amostra
s – desvio padrão da amostra (MPa)
65
3.2.2.3 Microscopia Eletrônica
De forma semelhante ao item relativo à microscopia dos
corpos de prova de concreto, foram observadas as amostras
retiradas dos blocos intertravados de concreto rompidos nos
ensaios de resistência mecânica à compressão. O preparo da
amostra constou da retirada de uma pequena parte do bloco
intertravado de concreto rompido, secagem em estufa e
recobrimento por camada metalizada de ouro. Os procedimentos
para análise microscópica foram realizados no Laboratório de
Metalografia e Microscopia Ótica da Udesc/Joinville.
66
67
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos
na caracterização das matérias-primas utilizadas e na
caracterização das misturas de concreto e dos blocos
intertravados de concreto, assim como a discussão sobre o uso
potencial do resíduo, cinza de madeira, em substituição parcial
ao agregado miúdo na confecção de produtos cimentícios.
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS
4.1.1 Determinação da distribuição granulométrica
Os ensaios realizados para determinação da distribuição
granulométrica apresentam resultados referentes à areia média e
à brita utilizadas no estudo do concreto, bem como os resultados
da areia fina, da areia média, do pedrisco e da brita utilizados no
estudo dos blocos intertravados de concreto.
As informações obtidas no ensaio indicam o módulo de
finura e o diâmetro máximo da areia média, utilizada no
concreto, conforme resultados apresentados na Tabela 15.
Também é possível a obtenção do Gráfico 1 que apresenta a
curva granulométrica da areia média, sendo possível observar
que 35% do material está na zona utilizável e aproximadamente
60% encontra-se na zona ótima para produção de concretos.
Tabela 15 – Ensaio de granulometria da areia média
Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)
Areia média 2,07 2,36
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
68
Gráfico 1 – Curva granulométrica da areia média
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
O agregado graúdo, utilizado no concreto, tem seu
módulo de finura e diâmetro máximo de partícula apresentado
na Tabela 16.
Tabela 16 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo
Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)
Brita 6,41 12,5
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Com os valores do ensaio realizado, obtém-se a curva
granulométrica do material analisado que, comparativamente às
curvas granulométricas de classificação de agregados graúdos,
apresentadas no Gráfico 2, indica que o agregado graúdo em
estudo pode ser classificado como brita 0.
69
Gráfico 2 – Curvas granulométricas de classificação de
agregados graúdos
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
A Tabela 17 apresenta os valores de módulo de finura e
diâmetro máximo de partícula dos agregados miúdos utilizados
nos blocos intertravados de concreto.
Tabela 17 – Ensaio de granulometria dos agregados miúdos
(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)
Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)
Areia fina 1,10 1,18
Areia média 2,21 2,36
Pedrisco 2,97 4,75
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Considerando a classificação dos agregados quanto ao
módulo de finura definida por Bauer (2008), observa-se que a
areia nomeada como “fina” apresenta módulo de finura abaixo
do estabelecido para a classificação “muito fina”, cujo limite
inferior é 1,35.
Com os resultados obtidos no ensaio obtêm-se as curvas
granulométricas dos agregados miúdos conforme apresentado
no Gráfico 3. Observa-se a concentração de finos na curva
relacionada à distribuição da areia fina.
70
Gráfico 3 – Curvas granulométricas dos agregados miúdos
(utiliz. Blocos Intertravados de Concreto)
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
De acordo com o Gráfico 3, analisando a curva
granulométrica da areia média, é possível observar que 30% do
material está na zona utilizável e 55% na zona ótima para
concretos. E ainda, em relação à distribuição granulométrica do
pedrisco observa-se que a curva é contínua, apresentando
partículas de todos os diâmetros intermediários desde um valor
mínimo até um valor máximo.
Os resultados dos ensaios nas amostras do agregado
graúdo utilizado na produção dos blocos intertravados de
concreto, são apresentados na Tabela 18.
Tabela 18 – Ensaio de granulometria do agregado graúdo (utiliz.
Blocos Intertravados de Concreto)
Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)
Brita 5,43 9,5
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Com as informações obtidas tem-se a curva
granulométrica do material analisado que, comparativamente às
71
curvas granulométricas de classificação de agregados graúdos,
apresentadas no Gráfico 4, indica que o agregado graúdo em
estudo pode ser classificado como brita 0.
Gráfico 4 – Curvas granulométricas de classificação de
agregados graúdos
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.1.2 Determinação da massa específica
Os resultados dos ensaios realizados apresentam os
valores de massa específica dos agregados miúdos (areia fina,
areia média e pedrisco) na Tabela 19.
Tabela 19 – Massa específica dos agregados miúdos
Propriedade
Areia
média
(g/cm3)
Areia
fina*
(g/cm3)
Areia
média*
(g/cm3)
Pedrisco
* (g/cm3)
Massa específica aparente
do agregado seco (d1) 2,08 2,20 2,08 2,71
Massa específic agregado
saturado superfície seca (d2) 2,30 2,37 2,30 2,76
Massa específica (d3) 2,66 2,66 2,66 2,86
Nota: *utilizado na produção de blocos intertravados de concreto
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
72
De acordo com ensaios realizados, foram obtidos
resultados da massa específica e de absorção de água do
agregado graúdo, apresentados na Tabela 20.
Tabela 20 – Massa específica e absorção de água do agregado
graúdo
Propriedade Brita 0
Massa específica aparente do agregado seco (ds) 2,73 g/cm3
Absorção de água 2,00 %
Nota: Agregado utilizado na produção de concreto
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.1.3 Determinação do teor de umidade superficial do
agregado miúdo
Considerando a necessidade de não alterar a relação
água-cimento da dosagem dos concretos em laboratório, foi
necessária a correção relativa à umidade do agregado miúdo,
quando da produção dos corpos de prova. Os valores do teor de
umidade da areia média nos dias de realização do ensaio estão
apresentados na Tabela 21.
Tabela 21 – Teor de umidade da areia média
Data ensaio Teor de umidade (%)
23 mar 2015 3,81
30 mar 2015 4,17
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
O teor de umidade corresponde à quantidade de água
presente na amostra. Assim, para reprodução correta da
dosagem, foi necessário aumentar o percentual correspondente
em massa da areia e descontar esta massa adicionada da água
necessária, prevista no cálculo da dosagem.
73
4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS
4.2.1 Determinação massa específica
Os resultados obtidos para os resíduos cinzas de madeira
estão apresentados na Tabela 22, apresentando valores
semelhantes aos obtidos nos agregados miúdos.
Tabela 22 – Massa específica dos resíduos
Resíduo Massa específica (g/cm3)
“AMCM01” (a 120oC) 2,26
“AMCM01” (a 900oC) 2,71
“AMCM02” (a 120oC) 2,78
“AMCM02” (a 900oC) 3,36
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Os resultados da Tabela 22 estão de acordo com a
literatura. Segundo Naik et al. (2001), ensaios realizados em
cinzas de madeira recolhidas de diferentes indústrias
apresentaram valores médios de densidade variáveis para cinzas
volantes e cinzas de fundo.
4.2.2 Determinação da absorção de água
O resultado dos ensaios realizados para as amostras dos
resíduos de cinzas “AMCM01” e “AMCM02”, representa a
capacidade dos materiais absorverem água, conforme valores
constantes da Tabela 23. Os valores elevados de absorção de
água influenciam negativamente na trabalhabilidade do concreto
fresco.
74
Tabela 23 – Absorção dos resíduos
Resíduo Absorção (%)
“AMCM01” 24,6
“AMCM02” 32,5
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.2.3 Determinação da distribuição granulométrica
Os resultados da análise de distribuição de tamanho de
partículas dos resíduos “AMCM01” e “AMCM02” apresentam
o módulo de finura e o diâmetro máximo das partículas,
conforme apresentado na Tabela 24.
Tabela 24 – Ensaio de granulometria dos resíduos
Resíduo Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)
“AMCM01” 2,71 4,75
“AMCM02” 1,03 4,75
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Com as informações obtidas no ensaio obtém-se o
Gráfico 5, que apresenta a distribuição granulométrica dos
resíduos “AMCM01” e “AMCM02”. Identifica-se na curva
relativa ao resíduo de cinzas “AMCM01” uma distribuição
semelhante à distribuição do pedrisco, agregado utilizado na
produção dos blocos intertravados de concreto. Na análise
referente ao resíduo de cinzas “AMCM02” é possível identificar
distribuição granulométrica semelhante à areia fina utilizada na
produção dos blocos intertravados de concreto, com grande
quantidade de finos, podendo afetar diretamente na resistência
do concreto. Segundo Mehta e Monteiro (1994), uma quantidade
alta de material fino requer maior quantidade de água,
enfraquecendo o concreto.
75
Gráfico 5 – Curvas granulométricas dos resíduos “AMCM01” e
“AMCM02”
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.2.4 Determinação da perda ao fogo
O aquecimento do material a 120oC e 900oC permitiu a
determinação da perda ao fogo nestas duas temperaturas,
conforme valores constantes da Tabela 25. A perda de massa até
a temperatura de 120oC está associada predominantemente à
perda de umidade enquanto a perda de massa até 900oC está
relacionada à oxidação de componentes ricos em carbono.
Tabela 25 – Valores de perda ao fogo dos resíduos
Temperatura “AMCM01” “AMCM02”
a 120oC 23,30 % 36,74%
a 900oC 52,45% 47,62%
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
De acordo com Mishra et al. (1993), a composição de
cinco tipos de cinzas de madeira apresentaram perda de massa
de 23% a 48% quando a temperatura de combustão foi
aumentada de 500oC para 1300oC.
Importante considerar que estes valores de perda ao fogo,
relacionados à presença de matéria orgânica afetam as reações
76
de hidratação do cimento, em relação ao tempo de pega e ao
endurecimento, consequentemente à resistência à compressão.
4.2.5 Difração de Raios X
As composições mineralógicas dos resíduos foram
analisadas através de difração de Raios X. Na figura 3 são
apresentados os difratogramas da amostra do resíduo
“AMCM01”, a 120oC e a 900oC. Na figura 4 são apresentados
os difratogramas da amostra do resíduo “AMCM02”, a 120oC e
a 900oC.
Figura 3 – Difratograma de Raios-X “AMCM01”
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Figura 4 – Difratograma de Raios-X “AMCM02”
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Em análise verifica-se a presença predominante do óxido
de silício na forma de quartzo na fase cristalina, apresentando
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
77
indícios da presença de material amorfo que pode estar
associado à presença de carbono. Estudos realizados por Borlini
et al. (2005) também relacionam a presença do óxido de silício
à fase cristalina de quartzo.
4.2.6 Microscopia eletrônica
Nas micrografias realizadas dos resíduos, “AMCM01” e
“AMCM02”, observa-se que este material é formado por
partículas heterogêneas com diferentes tamanhos e formas,
situação encontrada nos estudos realizados com cinzas de
madeira por Naik et al. (2001).
Na Figura 5a, constata-se que o resíduo “AMCM01”
possui de forma geral grãos de diversos tamanhos, confirmando
a distribuição granulométrica realizada.
A forma lamelar irregular, semelhante a fibra, evidencia
que não houve a combustão completa, conforme Figura 5b.
Conforme abordado na literatura por Andrade (2012), a
morfologia da cinza de madeira apresenta partículas muito
características da anatomia da madeira com conservação parcial,
em formas de canais e paredes mesmo depois de queimada.
Figura 5 – Micrografias do resíduo “AMCM01”
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Nas Figuras 6a e 6b, observa-se que o resíduo
“AMCM02” é formado por aglomerados de partículas. Ou seja,
a b
78
a cinza não se apresenta como partículas separadas, sendo um
produto bastante poroso em sua estrutura. A porosidade também
é relatada na literatura por Andrade, Rocha e Cheriaf (2009), que
mencionam que o material é leve em peso e uma abundância de
vazios visíveis.
Figura 6 – Micrografias do resíduo “AMCM02”
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.2.7 Análise Térmica Diferencial
O Gráfico 6 apresenta as curvas da análise térmica
diferencial e termogravimétrica do resíduo “AMCM01”.
Constata-se que entre 22oC e 192oC, houve uma perda de massa
de 3,4%. A partir de 400oC ocorreu um processo de perda de
massa contínuo até a temperatura de 900oC, sendo a perda de
massa total aproximada de 80% em peso, associada a
decomposição de constituintes do resíduo.
a b
79
Gráfico 6 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:
“AMCM01”
Fonte: LDCM, 2015.
As curvas de análise térmica diferencial identificam
eventos endotérmicos no intervalo de estudo. De acordo com
Borlini et al. (2005) estes eventos podem estar associados à
desidratação de sulfatos, à transformação alotrópica do quartzo
, ou à decomposição de carbonatos.
O Gráfico 7 apresenta as curvas da análise térmica
diferencial e termogravimétrica do resíduo “AMCM02”,
apresentando entre 19oC e 197oC, uma perda de massa de 2,36%.
A partir de 400oC ocorreu um processo de perda de massa
contínuo até a temperatura de 900oC, sendo a perda de massa
total aproximada de 31% em peso.
80
Gráfico 7 – Análise Térmica Diferencial/Termogravimétrica:
“AMCM02”
Fonte: LDCM, 2015.
4.2.8 Análise Química
As Tabelas 26 e 27 apresentam a composição química
das amostras de resíduos “AMCM01” e “AMCM02”. A
composição química é caracterizada basicamente por alta
quantidade de SiO2, associada à fase cristalina quartzo. Os
valores de perda ao fogo (51,37% na “AMCM01” e 28,89% na
“AMCM02”) indicam fração de componentes ricos em carbono
ainda presente que, segundo Fernández-Jiménez, Palomo e
Revuelta (2003) está relacionada à ineficiência da combustão.
De forma semelhante, Naik et al. (2003) estudaram a
composição química das cinzas de madeira a partir de fontes
diferentes e sua possível utilização na fabricação de materiais de
baixa resistência. A perda ao fogo encontrada para as cinzas de
madeira variou de 6,7% a 58,1%.
Os resultados das Tabelas 26 e 27 confirmam o que foi
relatado por Udoeyo et al. (2006) na análise química de resíduos
de cinzas de madeira apresentando maiores concentrações de
81
dióxido de silício (SiO2), óxido de alumínio (Al2O3) e óxido de
ferro (Fe2O3).
Tabela 26 – Análise Química “AMCM01”
Elementos Teor (%) Elementos Teor (%)
Al2O3 4,73 B2O3 -
CaO 0,96 Li2O -
Fe2O3 1,84 BaO < 0,1
K2O 1,13 Co2O3 < 0,1
MgO 0,42 Cr2O3 < 0,1
MnO 0,07 PbO < 0,1
Na2O 0,19 SrO < 0,1
P2O5 0,21 ZnO < 0,1
SiO2 38,66 ZrO2 + HfO2 < 0,1
TiO2 0,30 Perda ao Fogo 51,37
Fonte: LDCM, 2015.
Tabela 27 – Análise Química “AMCM02”
Elementos Teor (%) Elementos Teor (%)
Al2O3 10,56 B2O3 -
CaO 3,76 Li2O -
Fe2O3 3,52 BaO 0,10
K2O 2,94 Co2O3 < 0,1
MgO 1,39 Cr2O3 < 0,1
MnO 0,24 PbO < 0,1
Na2O 0,57 SrO < 0,1
P2O5 1,14 ZnO < 0,1
SiO2 46,19 ZrO2 + HfO2 < 0,1
TiO2 0,55 Perda ao Fogo 28,89
Fonte: LDCM, 2015.
82
4.2.9 Solubilização
Os valores máximos permitidos para o solubilizado,
segundo a ABNT/NBR 10004 (2004), são definidos de acordo
com os padrões de potabilidade da água.
Os resultados do ensaio de solubilização são
apresentados nas Tabelas 28 e 29 para as amostras dos resíduos.
Tabela 28 – Ensaio de Solubilização “AMCM01”
Análise Resultado Valor Máximo
Permitido
Fenóis totais < 0,005 mg/L 0,01 mg/L
Fluoretos < 0,30 mg/L 1,5 mg/L
Nitrato-N < 0,2 mg/L 10,0 mg/L
Sulfato 290 mg/L 250 mg/L
Alumínio 0,383 mg/L 0,2 mg/L
Arsênio 0,010 mg/L 0,01 mg/L
Bário 0,008 mg/L 0,7 mg/L
Cádmio < 0,001 mg/L 0,005 mg/L
Chumbo < 0,010 mg/L 0,01 mg/L
Cianeto total < 0,020 mg/L 0,07 mg/L
Cloreto 28,71 mg/L 250,0 mg/L
Cobre < 0,005 mg/L 2,0 mg/L
Cromo total < 0,005 mg/L 0,05 mg/L
Ferro < 0,007 mg/L 0,3 mg/L
Manganês < 0,005 mg/L 0,1 mg/L
Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,001 mg/L
pH Final Solubilizado 8,17 - - -
Prata < 0,005 mg/L 0,05 mg/L
Selênio < 0,001 mg/L 0,01 mg/L
Sódio 14,889 mg/L 200 mg/L
Zinco < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Fonte: ACQUAPLANT, 2015.
83
Tabela 29 – Ensaio de Solubilização “AMCM02”
Análise Resultado Valor Máximo
Permitido
Fenóis totais < 0,005 mg/L 0,01 mg/L
Fluoretos < 0,30 mg/L 1,5 mg/L
Nitrato-N < 0,6 mg/L 10,0 mg/L
Sulfato 740 mg/L 250 mg/L
Alumínio 9,123 mg/L 0,2 mg/L
Arsênio 0,003 mg/L 0,01 mg/L
Bário 0,037 mg/L 0,7 mg/L
Cádmio < 0,001 mg/L 0,005 mg/L
Chumbo 0,012 mg/L 0,01 mg/L
Cianeto total < 0,020 mg/L 0,07 mg/L
Cloreto 485,67 mg/L 250,0 mg/L
Cobre < 0,005 mg/L 2,0 mg/L
Cromo total 0,115 mg/L 0,05 mg/L
Ferro 0,106 mg/L 0,3 mg/L
Manganês < 0,005 mg/L 0,1 mg/L
Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,001 mg/L
pH Final Solubilizado 9,10 - - -
Prata < 0,005 mg/L 0,05 mg/L
Selênio 0,002 mg/L 0,01 mg/L
Sódio 123,189 mg/L 200 mg/L
Zinco < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Fonte: ACQUAPLANT, 2015.
Na análise do solubilizado os resíduos foram
classificados como resíduo Classe II A, sendo não perigosos e
não inertes.
84
4.2.10 Lixiviação
Os resultados do ensaio de lixiviação são apresentados
nas Tabelas 30 e 31 para as amostras dos resíduos, “AMCM01”
e “AMCM02”. A análise do lixiviado revela que nenhum dos
parâmetros avaliados ultrapassou os valores estabelecidos pela
ABNT/NBR 10004 (2004), logo os materiais utilizados são
classificados como Classe II - não perigosos.
Tabela 30 – Ensaio de Lixiviação “AMCM01”
Análise Resultado Valor Máximo
Permitido
Fluoretos < 0,30 mg/L 150 mg/L
Adição da Solução de
Lixiviação
Ácido acético +
NaOH - - -
Arsênio 0,008 mg/L 1,0 mg/L
Bário 0,469 mg/L 70,0 mg/L
Cádmio 0,001 mg/L 0,5 mg/L
Chumbo 0,033 mg/L 1,0 mg/L
Cromo total < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Massa Lixiviada 50,00 g 50,000 100,000 mg/L
Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,1 mg/L
pH Final Lixiviação 5,80 - - -
pH Inicial Lixiviação 4,93 - - -
Prata < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Selênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L
Volume Líquido
Extraído 900,00 mL - - -
Fonte: ACQUAPLANT, 2015.
85
Tabela 31 – Ensaio de Lixiviação “AMCM02”
Análise Resultado Valor Máximo
Permitido
Fluoretos < 0,30 mg/L 150 mg/L
Adição da Solução
de Lixiviação
Ácido acético +
NaOH - - -
Arsênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L
Bário 0,367 mg/L 70,0 mg/L
Cádmio 0,001 mg/L 0,5 mg/L
Chumbo < 0,010 mg/L 1,0 mg/L
Cromo total < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Massa Lixiviada 50,00 g 50,000 100,000 mg/L
Mercúrio < 0,0002 mg/L 0,1 mg/L
pH Final Lixiviação 6,72 - - -
pH Inicial Lixiviação 5,04 - - -
Prata < 0,005 mg/L 5,0 mg/L
Selênio < 0,001 mg/L 1,0 mg/L
Volume Líquido
Extraído 859,00 mL - - -
Fonte: ACQUAPLANT, 2015.
4.2.11 Determinação do índice de desempenho (materiais
pozolânicos)
De acordo com Moura et al. (2012), para que a cinza
apresente atividade pozolânica esta deve, necessariamente, estar
na fase amorfa. Como a sílica presente nos resíduos se apresenta
na fase cristalina, conforme ensaios realizados de difratometria
de Raios X, reduz-se essa possibilidade.
Outra forma possível de verificação do potencial de
pozolanicidade é a comparação de resistências à compressão de
corpos de prova de argamassa, produzidos somente com
cimento, areia e água, e corpos de prova produzidos com
86
cimento, areia, água e o material que se deseja avaliar, de acordo
com as especificações da norma da ABNT/NBR 5752 (2014).
Os corpos de prova de argamassas produzidos com
cimento, areia e água, foram denominados “Referência” e os
outros com a incorporação dos resíduos de cinzas de madeira
foram denominados de “AMCM01” e “AMCM02”. Os dados
obtidos do ensaio de compressão dos corpos de prova das
argamassas aos 28 dias constam da Tabela 32 e estão
apresentados no Gráfico 8. Os intervalos apresentados em cada
coluna do gráfico representam o desvio padrão dos resultados
encontrados.
Tabela 32 – Resistência à compressão aos 28 dias (material
pozolânico)
Corpo de
prova
CP1
(MPa)
CP2
(MPa)
CP3
(MPa)
CP4
(MPa)
CP5
(MPa)
CP6
(MPa)
Média
(MPa)
“Referência” 36,23 34,14 31,23 32,73 33,98 35,64 33,99
“AMCM01” 19,15 12,08 21,07 18,82 12,16 14,16 16,24
“AMCM02” 24,98 26,98 25,32 25,57 25,65 25,57 25,68
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Gráfico 8 – Resistência à compressão das argamassas aos 28 dias
(material pozolânico)
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
33,99
16,24
25,68
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
Referência AMCM01 AMCM02
Média de Tensão (MPa) aos 28 dias
32,15
35,83
20,16
12,32
26,36
25,00
87
O índice de desempenho com cimento Portland dos
corpos de prova com o resíduo “AMCM01” calculado foi de
48% e com o resíduo “AMCM02” foi de 76%, o que segundo a
ABNT/NBR 12653 (2014) não caracteriza o resíduo como
material pozolânico.
4.3 PRODUÇÃO DO CONCRETO
4.3.1 Dosagem do Concreto
O valor do fck (resistência característica do concreto à
compressão) considerado neste estudo foi de 25 MPa e um fator
de segurança de 4. Sendo o valor encontrado de fcj (resistência
à compressão aos “j” dias) de 31,6 MPa, cuja dosagem foi 1 :
1,62 : 2,28. Esta dosagem foi denominada “Referência”, sendo
as demais dosagens de concreto com substituição parcial do
agregado miúdo pelos resíduos de cinzas “AMCM01” e
“AMCM02” em diferentes proporções, conforme apresentado
na Tabela 33.
Tabela 33 – Dosagem das misturas de concreto
Concreto Cimento
(kg)
Areia média
(kg)
Resíduo
(kg)
Brita
0
“Referência” 1 1,62 - 2,28
“AMCM01” – 10% 1 1,46 0,16 2,28
“AMCM01” – 20% 1 1,30 0,32 2,28
“AMCM02” – 10% 1 1,46 0,16 2,28
“AMCM02” – 20% 1 1,30 0,32 2,28
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Importante destacar que na produção dos concretos, em
todas as dosagens foi considerado o valor da absorção de água
pelos resíduos para que a relação água-cimento permanecesse
constante.
88
4.3.2 Propriedade do Concreto Fresco
O ensaio de tronco de cone, conhecido como Slump Test,
foi realizado para verificação da consistência das dosagens de
concreto, conforme valores pré-estabelecidos pela norma
ABNT/NBR NM 67 (1998). Os resultados estão apresentados
na Tabela 34.
Tabela 34 – Resultados do ensaio de tronco de cone
Corpo de prova Abatimento (cm)
“Referência” 10,5
“AMCM01” com 10% substituição 9,0
“AMCM01” com 20% substituição 7,0
“AMCM02” com 10% substituição 9,5
“AMCM02” com 20% substituição 6,0
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Considerando que a trabalhabilidade de concretos
convencionais têm geralmente valores de 10 + 2 cm, as dosagens
que utilizaram a proporção de substituição de 20% não
apresentaram abatimento dentro do limite aceitável. Porém não
foi realizada a correção desta dosagem para garantir a mesma
relação água-cimento em todas as misturas.
4.3.3 Propriedade do Concreto Endurecido
Os dados obtidos do ensaio de compressão de concreto
aos 7 dias dos corpos de prova de concreto “Referência”, do
concreto com dosagem de substituição do agregado miúdo em
10% e 20% para cada resíduo estão descritos na Tabela 35 e na
sequência representados no Gráfico 9.
89
Tabela 35 – Resistência à compressão do concreto aos 7 dias
Corpo de prova CP1
(MPa)
CP2
(MPa)
CP3
(MPa)
CP4
(MPa)
Média
(MPa)
“Referência” 22,22 24,01 22,88 23,30 23,10
“AMCM01” – 10% 19,61 15,41 18,97 17,01 17,75
“AMCM01” – 20% 18,34 14,74 14,57 16,01 15,92
“AMCM02” – 10% 15,70 17,18 15,26 18,09 16,56
“AMCM02” – 20% 13,72 13,24 15,20 14,49 14,16
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Gráfico 9 – Resistência à compressão dos concretos aos 7 dias
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Os intervalos apresentados em cada coluna do Gráfico 9
representam o desvio padrão dos resultados encontrados.
Observa-se que os corpos de prova de concreto com a utilização
dos resíduos “AMCM01” e “AMCM02” em substituição parcial
ao agregado miúdo em 10% e 20%, obtiveram valores próximos
de tensão média nominal.
23,10
17,75 15,92 16,56
14,16
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
Referência AMCM01 - 10% AMCM01 - 20% AMCM02 - 10% AMCM02 - 20%
Média de Tensão (MPa) aos 7 dias
22,35
15,84
14,1815,35
13,30
23,85
19,66
17,66 17,87
15,02
90
A Tabela 36 apresenta os resultados dos ensaios de
compressão aos 28 dias do concreto “Referência” e do concreto
com substituição parcial do agregado miúdo em 10% e 20% para
cada resíduo.
Tabela 36 – Resistência à compressão do concreto aos 28 dias
Corpo de prova CP1
(MPa)
CP2
(MPa)
CP3
(MPa)
CP4
(MPa)
Média
(MPa)
“Referência” 27,23 24,13 23,21 25,59 25,04
“AMCM01” – 10% 21,01 25,94 22,28 22,01 22,81
“AMCM01” – 20% 17,91 23,78 21,72 22,67 21,52
“AMCM02” – 10% 24,51 26,46 27,54 26,34 26,21
“AMCM02” – 20% 19,80 20,34 20,03 21,63 20,45
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Com base nas informações da Tabela 36, obteve-se o
Gráfico 10 que apresenta os valores médios de resistência à
compressão aos 28 dias.
Gráfico 10 – Resistência à compressão dos concretos aos 28 dias
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
25,04
22,81 21,52
26,21
20,45
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
Referência AMCM01 - 10% AMCM01 - 20% AMCM02 - 10% AMCM02 - 20%
Média de Tensão (MPa) aos 28 dias
23,28
20,65
18,97
24,95
19,63
26,8024,97
24,07
27,47
21,27
91
Considerando os intervalos apresentados em cada coluna
do gráfico que representam o desvio padrão dos resultados
encontrados, observa-se que os corpos de prova de concreto com
a utilização do resíduo e “AMCM02” em substituição ao
agregado miúdo em 10%, obtiveram valor de tensão média
acima do valor do concreto “Referência”. Uma possível
explicação para este resultado é a presença maior de finos
proveniente do resíduo “AMCM02” que, apesar de não ser
considerado material pozolânico, tem considerável presença de
sílica e alumina em sua composição. Por outro lado, o aumento
percentual de substituição do agregado miúdo pelo mesmo
resíduo, resultou em valor inferior. Esta tendência pode ser
justificada, em parte, com base nas observações de Rodrigues e
Ghavami (2004), para os quais valores elevados de cinza afetam
negativamente a adesão entre partículas.
4.3.4 Microscopia eletrônica
Para análise microestrutural do material foram utilizados
como amostras pequenos fragmentos representativos dos corpos
de prova de concreto, com idade aproximada de 260 dias.
Na Figura 7, as micrografias do concreto “Referência”
apresentam a matriz cimentícia, bem como a presença de poros.
Figura 7 – Micrografias do concreto “Referência”
a b
92
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Na sequência, a Figura 8 apresenta as micrografias do
concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo
resíduo “AMCM01” em 10%.
Observam-se nas Figuras 8a e 8b a presença do resíduo,
forma e textura definidas, em regiões aglomeradas, integradas à
pasta de cimento, apresentando boa aderência. Nestas imagens,
o resíduo está em condição semelhante a analisada por Klock et
al. (2005), que define a estrutura de coníferas como
relativamente simples, constituída de 90% a 95% de traqueóides
ou traqueídes axiais.
Constata-se também nas Figuras 8c e 8d a presença de
cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de cálcio
hidratado (C-S-H).
Figura 8 – Micrografias do concreto com “AMCM01” em 10%
c
a b
93
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
A Figura 9 apresenta as micrografias do concreto com
substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo
“AMCM01” em 20%.
De forma semelhante às micrografias do concreto com
substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo
“AMCM01” em 10%, as Figuras 9a e 9b demonstram a presença
do resíduo em regiões aglomeradas, sendo que nestas imagens
em maiores concentrações. Nas Figuras 9c e 9d novamente é
possível observar a presença de cristais de etringita tardia
(C6ASH32) e silicato de cálcio hidratado (C-S-H).
Figura 9 – Micrografias do concreto com “AMCM01” em 20%
c d
a b
94
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Na sequência, a Figura 10 apresenta as micrografias do
concreto com substituição parcial do agregado miúdo pelo
resíduo “AMCM02” em 10%.
Pela análise, as micrografias apresentam condições
semelhantes as avaliadas nos fragmentos de concreto com
substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo
“AMCM01”.
As Figuras 10a e 10b possibilitam a visualização do
resíduo em regiões aglomeradas. Nas Figuras 10c e 10d são
visíveis cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de cálcio
hidratado (C-S-H).
Figura 10 – Micrografias do concreto com “AMCM02” em 10%
c d
a b
95
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
A Figura 11 apresenta as micrografias do concreto com
substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo
“AMCM02” em 20%.
As Figuras 11a e 11b apresentam maiores concentrações
do resíduo, considerando que houve maior proporção utilizada
do resíduo nesta mistura.
Nas Figuras 11c e 11d novamente é possível observar a
presença de cristais de etringita tardia (C6ASH32) e silicato de
cálcio hidratado (C-S-H).
Figura 11 – Micrografias do concreto com “AMCM02” em 20%
c d
a b
b
96
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
As imagens apresentadas neste estudo podem ser
correlacionadas à pesquisa de Chew et al. (2004) quanto às
análises de imagens de fragmentos de concreto, que revelam a
formação de uma rede fibrosa de produtos das reações de
hidratação do cimento interligando os agregados. Os produtos
de hidratação do cimento, especialmente os silicatos de cálcio
hidratados (C-S-H) são os principais responsáveis pela
resistência mecânica em idades avançadas.
A presença de sulfatos nos resíduos utilizados, observada
nas análises químicas, pode ser considerada como justificativa
para a presença de etringita tardia, pois os íons de sulfato quando
adsorvidos pelo silicato de cálcio hidratado (C-S-H) formam a
“nova” etringita.
4.4 PRODUÇÃO DOS BLOCOS INTERTRAVADOS DE
CONCRETO
4.4.1 Dosagem dos blocos intertravados de concreto
A metodologia de dosagem utilizada para produção de
blocos intertravados de concreto depende do tipo de técnica de
produção adotada. Como os blocos intertravados de concreto
deste estudo foram produzidos em indústria, a dosagem inicial
dos materiais constituintes foi determinada pela empresa.
c d
97
Assim, a dosagem inicial em massa deste estudo foi 1 :
1,5 : 5,17 : 3,02 : 4,47 (cimento, areia fina, areia média, brita 0
e pedrisco), denominada “Paver Referência”. As demais
misturas dos blocos intertravados de concreto com substituição
parcial do agregado miúdo pelos resíduos, em diferentes
proporções, foram realizadas a partir desta dosagem.
Considerando ainda que a produção de blocos
intertravados de concreto compreende a mistura de três tipos de
agregado miúdo, o critério utilizado para determinar qual
agregado miúdo seria substituído parcialmente pelo resíduo foi
o módulo de finura. O módulo de finura dos agregados miúdos
e dos resíduos, calculado no ensaio de distribuição
granulométrica, constam na Tabela 37.
Tabela 37 – Módulo de finura dos agregados miúdos e dos
resíduos
Material Módulo de finura
Areia fina* 1,10
Areia média* 2,21
Pedrisco* 2,97
“AMCM01” 2,71
“AMCM02” 1,03
Nota: * utilizado na produção de blocos
intertravados de concreto
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
De acordo com os valores do módulo de finura, as
substituições parciais foram realizadas de forma distinta. O
resíduo “AMCM01” com módulo de finura 2,71 substituiu
parcialmente o pedrisco com módulo de finura 2,97 e o resíduo
“AMCM02” com módulo de finura 1,03 substituiu a areia fina
com módulo de finura 1,10. As respectivas dosagens constam na
Tabela 38.
98
Tabela 38 – Dosagem das misturas dos Blocos Intertravados de
Concreto
Concreto Cimento
(kg)
Areia
fina
(kg)
Areia
média
(kg)
Resíduo
(kg) Brita 0 Pedrisco
“Paver Referência” 1 1,5 5,17 - 3,02 4,47
“AMCM01” – 10% 1 1,5 5,17 0,45 3,02 4,02
“AMCM01” – 10% 1 1,5 5,17 0,89 3,02 3,58
“AMCM02” – 10% 1 1,35 5,17 0,15 3,02 4,47
“AMCM02” – 20% 1 1,20 5,17 0,30 3,02 4,47
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
4.4.2 Ensaio de resistência à compressão
A resistência dos blocos intertravados de concreto deve
ser suficiente para garantir seu manuseio durante a etapa de
fabricação e execução do pavimento, além de ter capacidade
estrutural para resistir às ações de tráfego e quaisquer outras
formas de utilização.
Com relação às especificações de resistências mecânicas,
observou-se nos ensaios que os blocos intertravados de concreto
com a dosagem inicial não atingiram os valores estabelecidos
pela norma. Apesar de que não constam parâmetros de
resistência à compressão para blocos intertravados de concreto,
destinados exclusivamente à utilização de praças, calçadas e
passeios exclusivos de pedestre. Independentemente desta
situação, os demais blocos intertravados de concreto foram
produzidos e posteriormente analisados comparativamente aos
resultados encontrados na dosagem inicial.
A Tabela 39 apresenta os dados obtidos do ensaio de
compressão aos 28 dias do “Paver Referência” e das demais
misturas com dosagem de substituição do agregado miúdo em
10% e em 20% para cada resíduo. Na sequência, o Gráfico 11
apresenta o comparativo destes resultados.
99
Tabela 39 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados
de Concreto aos 28 dias
Corpo de
prova
CP1
(MPa)
CP2
(MPa)
CP3
(MPa)
CP4
(MPa)
CP5
(MPa)
CP6
(MPa)
Média
(MPa)
“Referência” 22,13 19,19 18,82 23,20 19,65 17,92 20,15
“AMCM01” - 10%
10,49 14,49 12,76 13,49 15,16 15,99 13,73
“AMCM01” -
20% 14,58 15,59 16,89 18,86 15,24 16,37 15,92
“AMCM02” - 10%
12,68 13,77 12,13 11,21 11,76 11,32 12,15
“AMCM02” -
20% 15,24 15,24 12,88 13,69 13,63 13,14 13,97
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Gráfico 11 – Resistência à compressão dos Blocos Intertravados
de Concreto aos 28 dias
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
A resistência média obtida nos ensaios de compressão
dos corpos de prova com dosagem inicial, “Paver Referência”,
foi de 20,15 ± 2,06 MPa. Os intervalos apresentados em cada
20,15
13,73
15,92
12,15
13,97
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Paver Referência Cinza AMCM01 - 10% Cinza AMCM01 - 20% Cinza AMCM02 - 10% Cinza AMCM02 - 20%
Média de Tensão (MPa) aos 28 dias
18,09
11,77
14,98
11,19
12,94
22,21
15,69
16,86
13,11
15,00
100
coluna do gráfico representam o desvio padrão dos resultados
encontrados. Comparativamente os demais blocos intertravados
de concreto que utilizaram os resíduos “AMCM01” e
“AMCM02”, em proporções estabelecidas no estudo,
apresentaram relativa diminuição de sua resistência à
compressão.
Considerando a necessidade de se obter uma massa seca
para a produção dos blocos intertravados de concreto, um dos
prováveis fatores que influenciaram os resultados inferiores aos
obtido com o “Paver Referência” está relacionado à redução de
água de amassamento, motivada pela capacidade de absorção
dos resíduos, comprometendo a reação de hidratação dos
compostos do cimento.
4.4.3 Microscopia eletrônica
Para a análise microestrutural do material foram
utilizados como amostras pequenos fragmentos representativos
dos blocos intertravados de concreto “Paver Referência” e
demais misturas, com idade aproximada de 35 dias. As Figuras
12a e 12b identificam poros na matriz cimentícia e a interface
agregado-pasta. Na Figura 12c observa-se a presença de silicatos
de cálcio hidratados (C-S-H).
Figura 12 – Micrografias do “Paver Referência”
a b
101
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Na sequência, são apresentadas as micrografias dos
blocos intertravados de concreto com substituição do agregado
miúdo pelo resíduo “AMCM01” em 20%
As Figuras 13a e 13b apresentam uma matriz cimentícia
mais compacta, consequentemente menor presença de poros.
Observando as Figuras 13c e 13d é visível a presença do resíduo
de forma aglomerada e compactada, situação justificada pelo
processo simultâneo de vibração e compactação a que o bloco
intertravado de concreto é conformado. Constata-se ainda a
estrutura de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H).
Figura 13 – Micrografias do Bloco Intertravado de Concreto
“AMCM01” em 20%
c
a b
102
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
Na sequência, são apresentadas as micrografias dos
blocos intertravados de concreto com substituição do agregado
miúdo pelo resíduo “AMCM02” em 20%.
Observa-se também nas Figuras 14a e 14b maior
compactação e homogeneidade da matriz cimentícia. Nestas
micrografias não foi possível observar em destaque a presença
do resíduo.
Nas Figuras 14c e 14d constata-se a estrutura de silicatos
de cálcio hidratados e ainda a presença de cristais de etringita
primária.
Figura 14– Micrografias do Bloco Intertravado de Concreto
“AMCM02” em 20%
c d
a b
103
Fonte: Produção do próprio autor, 2015.
No comparativo das imagens relativas ao “Paver
Referência” e demais misturas, é notória a diminuição da
presença de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) o que pode
justificar menores valores de resistência à compressão das
misturas.
c d
104
105
5. CONCLUSÕES
A caracterização dos resíduos de cinzas de madeira
“AMCM01” e “AMCM02” revelou que na distribuição
granulométrica os mesmos diferem, sendo que as amostras
“AMCM01” possuem módulo de finura próximo ao valor do
pedrisco, enquanto que as amostras “AMCM02” possuem
módulo de finura mais próximo ao valor da areia fina e ainda,
ambas possuem diâmetro máximo de partículas de 4,75 mm,
valor igual ao pedrisco.
Os resíduos apresentaram em sua composição química
maiores concentrações de dióxido de silício (SiO2), óxido de
alumínio (Al2O3), sendo que os elevados valores de perda de
massa nas amostras estão associados à oxidação de componentes
ricos em carbono. A diferença encontrada entre as amostras pode
estar associada à ineficiência da combustão durante o processo
industrial.
Na microscopia observa-se que os resíduos são formados
por partículas heterogêneas com diferentes tamanhos e formas.
É evidenciado também a presença de formas lamelares
irregulares, ratificando a combustão incompleta.
As análises de solubilização e lixiviação dos resíduos
permitiram classificar as cinzas de madeira como resíduo classe
II A, não perigoso e não inerte. Neste contexto, importante
descatar que o Plano Nacional de Resíduos Sólidos fomenta a
pesquisa, o desenvolvimento, capacitação e implantação de
novas tecnologias, visando à destinação final ambientalmente
adequada dos resíduos sólidos industriais.
Observou-se ainda que, segundo a NBR 12653 (2014),
os resíduos avaliados não podem ser caracterizados como
materiais pozolânicos, pois não atendem aos requisitos químicos
especificados. Segundo a norma, o material deve ter uma
quantidade maior ou igual a 70% do somatório de teores de SiO2,
Al2O3 e Fe2O3, fato que não ocorre nas amostras avaliadas.
Condição também evidenciada pelo não atingimento do índice
106
de atividade pozolânica na resistência à compressão aos 28 dias
de corpos de prova de argamassas distintas.
A incorporação dos resíduos de cinzas de madeira ao
concreto, em substituição parcial ao agregado miúdo, influencia
no índice de consistência do concreto fresco em relação direta às
proporções utilizadas. Ratificando que a trabalhabilidade do
concreto é reduzida quanto maior o percentual de resíduo
utilizado.
Avaliando os resultados dos ensaios de resistência à
compressão aos 28 dias das dosagens de concreto produzidas, os
produzidos com o resíduo de cinzas “AMCM02” em
substituição ao agregado miúdo em 10% obtiveram valores de
tensão média nominal acima do valor de tensão do concreto
“Referência”. Pode-se concluir que, mesmo o resíduo não sendo
classificado de acordo com a norma como material pozolânico,
o mesmo tem sua participação no desenvolvimento da
resistência, comprovando seu índice de desempenho de
atividade pozolânica.
Na análise da microestrutura dos concretos produzidos
com cinzas de madeira, observou-se a presença do resíduo em
regiões aglomeradas, com estrutura característica bem definida,
integradas à pasta de cimento, apresentando boa aderência.
Constatou-se também a presença cristais de etringita tardia
(C6ASH32), que podem estar associadas à presença de sulfatos
na composição dos resíduos. A menor concentração de silicato
de cálcio hidratado (C-S-H) nas análises das amostras com
maior percentual de utilização de resíduos justifica a menor
resistência mecânica nos corpos de prova.
Na análise da resistência à compressão dos blocos
intertravados de concreto produzidos com a incorporação dos
resíduos de cinzas de madeira, observaram-se valores de tensão
média nominal inferior ao valor de tensão considerado para o
“Paver Referência”. Considerando a necessidade de se obter
uma massa seca para a produção dos blocos intertravados estes
resultados inferiores podem estar relacionados à redução de água
107
de amassamento, motivada pela capacidade de absorção dos
resíduos, comprometendo a reação de hidratação dos compostos
do cimento. Porém, importante ressaltar que, com base nos
resultados encontrados, o aumento do teor de resíduo eleva a
capacidade de resistência à compressão dos blocos intertravados
de concreto.
Na análise microestrutural dos blocos intertravados de
concreto produzidos com a incorporação dos resíduos observou-
se a presença do resíduo de forma aglomerada e compactada,
situação justificada pelo processo simultâneo de vibração e
compactação a que o bloco intertravado de concreto é
conformado. Constatou-se também menores concentrações de
silicatos de cálcio hidratados (C-S-H), diretamente relacionadas
às resistências mecânicas.
Considerando que a incorporção dos resíduos nos
concretos e nos blocos intertravados de concreto resultaram em
análises que diferem entre si, faz-se necessário destacar que os
resultados estão relacionados principalmente às características
do resíduo, ao teor de incorporação, ao agregado a ser
substituído, bem como ao produto final obtido.
Neste contexto é possível afirmar a viabilidade técnica
da reutilização das cinzas de madeira em produtos cimentícios,
sendo esta uma alternativa sustentável quanto à destinação dos
resíduos.
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
- Estudar variação das propriedades dos blocos intertravados de
concreto com tratamento prévio das cinzas, como moagem,
considerando diferentes módulos de finura.
- Estudar a influência das condições de queima nas propriedades
das cinzas de madeira, considerando a possibilidade de melhores
resultados quando da utilização dos resíduos.
108
- Realizar estudos de resistência a abrasão, impactos e ciclos de
molhagem e secagem de blocos intertravados de concreto
produzidos com substituição parcial de agregados miúdos por
cinzas de madeira.
109
REFERÊNCIAS
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PORTLAND. Guia básico de utilização do cimento
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ABNT – ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS
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Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2011.
______. NBR 9781: Peças de concreto para pavimentação —
Especificação e métodos de ensaio. Rio de Janeiro, 2013.
110
______. NBR 9935: Agregados – Terminologia. Rio de
Janeiro, 2011.
______. NBR 10004: Resíduos sólidos - Classificação. Rio de
Janeiro, 2004.
______. NBR 10005: Procedimento para obtenção de extrato
lixiviado de resíduos sólido. Rio de Janeiro, 2004.
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2009.
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118
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ANEXOS
ANEXO A - Relatório de ensaio de Solubilização “AMCM01”.
120
121
122
ANEXO B - Relatório de ensaio de Solubilização “AMCM02”.
123
124
125
ANEXO C - Relatório de ensaio de Lixiviação “AMCM01”.
126
127
128
ANEXO D - Relatório de ensaio de Lixiviação “AMCM02”.
129
130
ANEXO E - Relatório da Análise Química “AMCM01”.
131
ANEXO F - Relatório da Análise Química “AMCM02”.
132
ANEXO G - Relatório da Análise Térmica “AMCM01”.
133
ANEXO H - Relatório da Análise Térmica “AMCM02”.