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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO TECNOLÓGICO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ALESSANDRA SAVAZZINI DOS REIS
ESTUDO DO APROVEITAMENTO DO RESÍDUO DE
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA
FABRICAÇÃO DE LADRILHO HIDRÁULICO PISO
TÁTIL
VITÓRIA
2008
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ALESSANDRA SAVAZZINI DOS REIS
ESTUDO DO APROVEITAMENTO DO RESÍDUO DE
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA
FABRICAÇÃO DE LADRILHO HIDRÁULICO PISO
TÁTIL
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Civil da
Universidade Federal do Espírito Santo,
como parte dos requisitos para obtenção
do grau de Mestre em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Avancini
Tristão
VITÓRIA
2008
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ESTUDO DO APROVEITAMENTO DO RESÍDUO DE
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA
FABRICAÇÃO DE LADRILHO HIDRÁULICO PISO
TÁTIL
ALESSANDRA SAVAZZINI DOS REIS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do
Centro Tecnológico da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito
parcial para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil.
Aprovada em 16/05/2008 por:
__________________________________________________
Prof. Fernando Avancini Tristão.
UFES (Orientador)
__________________________________________________
Prof. João Luiz Calmon Nogueira da Gama.
UFES (Examinador Interno)
__________________________________________________
Prof. Fernando Lordêllo dos Santos Souza.
UFES (Examinador Interno)
__________________________________________________
Prof. Washington Almeida Moura.
UFES (Examinador Externo)
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
Vitória-ES, maio de 2008.
Dedico este trabalho
Ao meu esposo Marcelo e à minha filha Bianca,
Ao meu pai José e à minha mãe Tereza,
Às minhas irmãs Adalgiza e Katiane.
AGRADECIMENTOS
A Deus pelo dom da vida, por me dar a força e vontade de lutar até o fim nesta
jornada, por me guiar nesses mais de 24.000 km percorridos de minha casa à UFES.
Ao meu esposo Marcelo e minha filha Bianca pela compreensão na minha ausência
tantas vezes e pela saudade que fortaleceu ainda mais o nosso amor.
Aos meus pais, por tudo que sou, pelo incentivo e apoio que sempre me oferecem.
À toda minha família, principalmente aos que estavam mais próximos: Katiane,
Adalgiza, Francisco, Gabriela, Fernanda, Juliana.
Ao meu amigo e professor orientador Dr. Fernando Avancini Tristão, que me
acompanhou com toda dedicação, paciência e valiosas orientações que nortearam
minha caminhada neste trabalho.
Aos professores do PPGEC-UFES, em especial, ao Dr. João Luiz Calmon Nogueira
da Gama, à Dra. Cristina Engel de Alvarez, à Dra. Eliana Zandonade, ao Dr. Marcel
Olivier, ao Msc. Fernando Lordêllo dos Santos Souza e à querida secretaria Andréa.
A todos os colegas do mestrado, pela amizade e companheirismo, em especial, à
Leila e à Maria Aparecida.
Aos técnicos e funcionários do LEMAC-UFES, em especial ao Carlos Izoton.
À Maria Luiza F. Linhalis, minha revisora de língua estrangeira.
Ao CEFETES, em especial à UnED Colatina pela confiança a mim depositada.
Ao CEFETES-UnED Cachoeiro pela permissão de realização dos ensaios de
resistência ao desgaste por abrasão.
Ao PICDTec pelo apoio financeiro e à FUNCEFETES pela ajuda financeira em
Congresso.
Finalmente, agradeço a todos que contribuíram para a realização deste trabalho.
Feliz do homem que encontrou sabedoria,
Daquele que adquiriu a inteligência,
Porque mais vale este lucro, que o da prata,
E o fruto que se obtém é melhor que o fino ouro.
Ela é mais preciosa que as pérolas,
Jóia alguma a pode igualar.
É uma árvore de vida para aqueles que lançarem mãos dela.
Quem a ela se apega, é um homem feliz.
Foi pela sabedoria que o Senhor criou a terra,
Foi com inteligência que ele formou os céus.
Provérbios 3: 13-15, 18-19.
RESUMO
A indústria de rochas ornamentais no Brasil é uma área em franco desenvolvimento,
apresentando uma produção estimada em 8,0 milhões de toneladas em 2007, de
acordo com ABIROCHAS (2008). O grande desafio que vivemos hoje na indústria de
beneficiamento de rochas ornamentais é compatibilizar os benefícios proporcionados
à sociedade pelo setor, como o grande desenvolvimento econômico, com os
impactos ambientais gerados, principalmente devido ao grande volume de resíduo
sólido gerado nos processos. A reciclagem do resíduo como material de construção
é uma alternativa para mitigar o impacto, visando à sustentabilidade do setor. O
objetivo deste trabalho é usar o resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
na confecção de ladrilho hidráulico piso tátil. O ladrilho hidráulico vinha sendo pouco
especificado em virtude do advento dos ladrilhos cerâmicos. Porém, atualmente tem
sido usado como piso em projetos de acessibilidade em calçadas, destinado a
constituir alerta ou linha guia perceptível por pessoas com deficiência visual. Foram
realizadas a amostragem e a caracterização química e física dos materiais
componentes do ladrilho, além da caracterização ambiental e mineralógica do
resíduo. Foi realizado um amplo estudo experimental do proporcionamento dos
constituintes das três camadas do ladrilho e da influência da adição do resíduo para
tornar o ladrilho mais compacto possível, por meio dos estudos sobre
empacotamento e compactação de partículas, distribuição granulométrica das
misturas e influência da umidade na prensagem. Os ladrilhos hidráulicos foram
produzidos em três camadas e compactados em prensa hidráulica semi-industrial e
o resíduo foi adicionado nos teores de 20% a 31% em relação à massa anidra do
ladrilho hidráulico. Nos ladrilhos hidráulicos piso táteis produzidos com resíduo foram
verificadas propriedades físicas e mecânicas, tais como absorção de água, carga de
ruptura, módulo de resistência à flexão, resistência ao desgaste por abrasão e
avaliação dimensional. Os resultados encontrados apresentaram alta resistência à
flexão. Quanto aos limites da norma, referentes à absorção de água e à resistência
ao desgaste por abrasão, não são passíveis de serem atendidos a partir de
dosagens viáveis economicamente. A análise dos resultados permite concluir que o
uso do resíduo na confecção do ladrilho hidráulico piso tátil é viável tecnicamente e
contribui para o desenvolvimento auto-sustentável do setor.
Palavras-chave: resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais; ladrilho
hidráulico piso tátil; sustentabilidade; acessibilidade; reciclagem.
ABSTRACT
The dimension stone industry in Brazil is an area in franc development, presenting a
production esteemed in 8 million tons in 2007, according to ABIROCHAS (2008). The
great challenge that we face today in the industry of dimension stone improvement is
to make the benefits provided to society, such as the great economical development,
compatible to the environmental impacts caused by the sector, mainly due to the
great volume of solid residue generated in the processes. The recycling of the
residue as construction material is an alternative in the mitigation of the impact,
seeking the sustainability of the sector. The objective of this work is the use of the
dimension stone improvement residue in the making of tile hydraulic tactile floor. The
tile hydraulic vineyard was being little specified by virtue of the coming of the ceramic
tiles. However, it has now been used as floor in accessibility projects on sidewalks,
destined to constitute the floor strip of alert perceptible by vision disabled people. The
sampling, as well as the chemical and physical characterization of the materials
components of the tile were accomplished, besides the environmental and
mineralogical characterization of the residue. A wide experimental study of the
components dosage of the three layers of the tile and of the influence of the addition
of the residue was accomplished, in order to turn tile more compact as possible,
through the studies on packing and compacting of particles, particle size distribution
of the mixtures and influence of the humidity in the pressing. The hydraulic tiles were
produced in three layers and compacted in semi-industrial hydraulic press with
residues content ranging from 20% to 31% in relation to the dry mass of the hydraulic
tile. Physical and mechanical properties, such as water absorption, rupture load,
flexural modulus test, wear by abrasion and dimensional evaluation were verified n
the tiles hydraulic floor tactile produced with residue. The results found presented
high flexural strength. As for the limits of the norm, referring to the water absorption
and wear by abrasion, they are not susceptible to be fulfilled from dosages
economically viable. The analysis of the results allows to conclude that the use of the
dimension stones improvement residue in the making of the tile hydraulic tactile floor
is technically possible and it contributes to the self-sustainable development of the
sector.
Keywords: dimension stones improvement residue; tile hydraulic tactile floor;
sustainability; accessibility; recycling.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 – Mapa de distribuição de produção de rochas ornamentais no Brasil .... 23
Figura 2.1 – (a) Granito em baneficiamento; (b) Mármore aplicado em piso ............ 28
Figura 2.2 - Esquema da geração do resíduo na indústria das rochas ornamentais . 30
Figura 2.3 – (a) Extração de granito; (b) Estocagem de blocos ................................ 30
Figura 2.4 – (a) Abrasivos usados; (b) Politriz em funcionamento ............................ 31
Figura 2.5 – (a); (b); (c); (d) Detalhes dos teares usados no corte dos blocos em
chapas ....................................................................................................................... 32
Figura 2.6 – (a) Aparato para adição de cal na lama abrasiva; (b) Granalha de aço 32
Figura 2.7 – (a) Lama abrasiva lançada sobre o bloco de granito no corte; (b)
Resíduo em forma de pó proveniente de dois tipos de tear ...................................... 33
Figura 2.8 – Esquema do processo de recirculação da lama .................................... 33
Figura 2.9 - (a); (b); (c) Lagoas de sedimentação de resíduo no solo em empresas de
pequeno porte ........................................................................................................... 34
Figura 2.10 – (a); (b); (c); (d) Saída do resíduo do processo de beneficiamento do
bloco .......................................................................................................................... 35
Figura 2.11 – (a) Lagoa de decantação; (b) Transporte do resíduo ao aterro; (c)
Aterro de resíduo ....................................................................................................... 35
Figura 2.12 – (a); (b) Lavras de granito ..................................................................... 36
Figura 2.13 – (a) Polimento da chapa de granito; (b) Corte da chapa de granito em
ladrilhos ..................................................................................................................... 40
Figura 2.14 – Lay out básico do aterro de RBRO ...................................................... 48
Figura 2.15 - Perfil típico de aterro de RBRO ............................................................ 48
Figura 3.1 – (a) Exposição de ladrilhos – Se esta rua fosse minha; (b) Ladrilhos
hidráulicos em fábrica (c) Ladrilho hidráulico aplicado .............................................. 70
Figura 3.2 – Bordure de la mosaïque ........................................................................ 71
Figura 3.3 – Peças de ladrilhos hidráulicos ............................................................... 72
Figura 3.4 - Ladrilhos hidráulicos fabricados no Espírito Santo................................. 73
Figura 3.5 – (a); (b); (c) Moldes para ladrilho hidráulico ............................................ 75
Figura 3.6 - Prensa do tipo parafuso para ladrilho hidráulico .................................... 76
Figura 3.7 –(a); (b) Detalhes da prensa parafuso ...................................................... 76
Figura 3.8 – Etapas do processo de fabricação do ladrilho hidráulico – Fábricas
visitadas .................................................................................................................... 77
Figura 3.9 - Sinalização tátil de alerta – modulação de piso (dimensões em mm) .... 79
Figura 3.10 – Calçada com acessibilidade ................................................................ 80
Figura 3.11 – (a); (b) Faixa tátil de alerta em calçadas ............................................. 81
Figura 3.12 - (a); (b); (c); (d) Ladrilho hidráulico piso tátil aplicado ........................... 81
Figura 3.13 - Corte esquemático das camadas da calçada ...................................... 82
Figura 3.14 – Assentamento do ladrilho hidráulico .................................................... 83
Figura 3.15 – (a); (b) Lajotas de piso com resíduo .................................................... 84
Figura 3.16 – Ladrilho liso ......................................................................................... 84
Figura 3.17 – (a); (b) Ladrilhos hidráulicos produzidos; (c) Vibração no ladrilho ....... 85
Figura 3.18 – Sistemas de partículas ........................................................................ 87
Figura 3.19 - Distribuição granulométrica segundo modelo de Alfred ....................... 88
Figura 3.20 – (a) Camadas monodispersas; (b) Camadas submetidas à vibração ... 89
Figura 3.21 - Curva de compactação ........................................................................ 90
Figura 4.1 - Fluxograma do Programa Experimental ................................................. 93
Figura 4.2 - (a) Tear de lâminas metálicas; (b) Blocos em processo de serragem; (c)
Aspersão de lama abrasiva sobre bloco em processo de serragem ......................... 94
Figura 4.3 – (a) Pilha de material sob filtro prensa; (b) Coleta do material; (c)
Acondicionamento em tambores ............................................................................... 95
Figura 4.4 – (a) Torrões úmidos de resíduo na coleta; (b) Torrões de resíduo durante
secagem ao ar ........................................................................................................... 95
Figura 4.5 - (a) Secagem do resíduo ao sol; (b) Secagem do resíduo ao ar ............. 96
Figura 4.6 - (a) Triturador de blocos; (b) Resíduo a ser destorroado; (c) Processo de
destorroamento ......................................................................................................... 96
Figura 4.7 - (a) Aspecto do resíduo após destorroamento; (b) Acondicionamento do
resíduo após o destorroamento ................................................................................. 97
Figura 4.8 - (a) Peneiramento; (b) Aspecto do resíduo após peneiramento; (c)
Homogeneização do resíduo após peneiramento ..................................................... 97
Figura 4.9 - (a) Sacolas com resíduo; (b) Resíduo armazenado em tambores ......... 98
Figura 4.10 - (a) Areia usada; (b) Pó de pedra usado ............................................... 98
Figura 4.11 - (a); (b) Etapas do ensaio de mini-slump ............................................ 105
Figura 4.12 - (a) Enchimento do Funil Marsh; (b) Conjunto para ensaio de
determinação do índice de fluidez; (c) Ensaio em andamento ................................ 106
Figura 4.13 – (a) Ensaio de retenção de água em andamento; (b) Papel-filtro com
marcação dos diâmetros após retirada do molde .................................................... 107
Figura 4.14 - Molde metálico fabricado para moldagem do ladrilho ........................ 110
Figura 4.15 -Argamassadeira .................................................................................. 110
Figura 4.16 - Etapas da fabricação do ladrilho hidráulico no LEMAC-UFES ........... 111
Figura 4.17 – (a) Ladrilhos em cura ao ar; (b) Cura imersa .................................... 112
Figura 4.18 - (a); (b) Aspectos do ladrilho aderido ao molde .................................. 113
Figura 4.19 - (a) Ladrilho prensado; (b); (c) Aderência do ladrilho no molde .......... 114
Figura 4.20 – Ladrilho desmoldado sem quebras ................................................... 115
Figura 4.21 – (a) Ladrilhos na estufa; (b) Ladrilhos no banho-maria; (c) Obtenção da
massa saturada do ladrilho ..................................................................................... 117
Figura 4.22 – (a) Máquina Universal de ensaios; (b) Ruptura do ladrilho ............... 119
Figura 4.23 – Detalhes do ensaio de desgaste por abrasão ................................... 120
Figura 4.24 – Etapas do ensaio de avaliação dimensional ..................................... 123
Figura 4.25 – (a); (b); (c) Medições da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil .. 123
Figura 4.26 – (a) Equipamento utilizado para obtenção de extrato lixiviado; (b)
Suporte adaptado para o ladrilho hidráulico ............................................................ 124
Figura 4.27 – Ladrilho hidráulico em repouso ......................................................... 125
Figura 4.28 – Detalhes do ensaio de compactação ................................................ 130
Figura 4.29 - (a); (b); (c) Determinação de massa unitária compactada ................. 132
Figura 4.30 - Etapas do ensaio de influência da umidade na massa compactada .. 135
Figura 4.31 – Desgaste em ladrilhos hidráulicos pastilhados e lisos ....................... 137
Figura 5.1 - Gráfico de freqüência da análise de tamanho de partícula da amostra
resíduo de granito e curva "undersize" (feita em duplicata) .................................... 139
Figura 5.2 - Difratograma de raios X da amostra Resíduo de Granito -200# .......... 140
Figura 5.3 - Gráfico da densidade da pasta x porcentagem de resíduo .................. 149
Figura 5.4 - Gráfico do espalhamento do mini slump x porcentagem de resíduo ... 149
Figura 5.5 - Gráfico do tempo de escoamento no Funil Marsh x porcentagem de
resíduo .................................................................................................................... 150
Figura 5.6 - Gráfico de diâmetro de espalhamento de água x porcentagem de
resíduo .................................................................................................................... 151
Figura 5.7 - Curva de compactação ........................................................................ 154
Figura 5.8 – Granulometria obtida nas misturas do estudo da correção
granulométrica da areia ........................................................................................... 162
Figura 5.9 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na
dosagem 2A – 1:1,6:0,4 (cimento:areia:resíduo) ..................................................... 171
Figura 5.10 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na
dosagem 2PP – 1:1,6:0,4 (cimento:pó de pedra BF:resíduo) ................................. 171
Figura 5.11 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na
dosagem 3A – 1:2,27:0,73 (cimento:areia:resíduo) ................................................. 172
Figura 5.12 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na
dosagem 3PP – 1:2,27:0,73 (cimento:pó de pedra-BF:resíduo) ............................. 172
Figura 5.13 - Gráfico ABS x dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4,3C21 ......................... 175
Figura 5.14 - Gráfico MRF x dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4,3C21 ......................... 176
Figura 5.15 - Gráfico MRF e ABS x dosagens 3C22, 3C21, 3C2 ............................ 177
Figura 5.16 - Comparação MRF e ABS de ladrilhos hidráulicos da pesquisa e das
Fábricas................................................................................................................... 185
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1 - Legislação relacionada ao resíduo ....................................................... 46
Quadro 2.2 - Normas relacionadas ao resíduo.......................................................... 47
Quadro 3.1 - Propriedades e tamanho de amostra (n) de ladrilho hidráulico ............ 78
Quadro 3.2 - Dimensão do piso tátil .......................................................................... 79
Quadro 3.3 – Dosagens do ladrilho hidráulico........................................................... 84
Quadro 3.4 - Argamassas elaboradas para ladrilho hidráulico .................................. 85
Quadro 3.5 - Resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos ................................ 86
Quadro 4.1 - Ensaios de caracterização do resíduo ................................................. 99
Quadro 4.2 - Ensaios de caracterização do aglomerante hidráulico ....................... 101
Quadro 4.3 - Ensaios de caracterização dos agregados ......................................... 102
Quadro 4.4 - Informações técnicas do pigmento ..................................................... 103
Quadro 4.5 - Dosagem 1C1 (em massa) com basalto ............................................ 108
Quadro 4.6 - Dosagem 1C2 (em massa) sem basalto ............................................ 109
Quadro 4.7 - Dosagem 1C3 (em massa) com 30% de resíduo ............................... 109
Quadro 4.8 - Dosagem TP1 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo ................ 113
Quadro 4.9 - Dosagem TP3 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo ................ 113
Quadro 4.10 - Dosagem TP6 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo .............. 114
Quadro 4.11 - Dosagem TP15 (massa) com adição de resíduo ............................. 115
Quadro 4.12 – Propriedades e limites da norma dos ladrilhos hidráulicos .............. 116
Quadro 4.13 – Equações dos desvios percentuais da avaliação dimensional ........ 121
Quadro 4.14 - Dosagem do estudo umidade x compacidade do ladrilho ................ 134
Quadro 4.15 - Proporção final do ladrilho hidráulico piso tátil (massa) ................... 136
Quadro 4.16 - Dosagem (massa) do ladrilho hidráulico para ensaio de desgaste por
abrasão ................................................................................................................... 137
Quadro 5.1 – Resultados da caracterização ambiental ........................................... 142
Quadro 5.2 – Resultados dos ensaios realizados na areia e no pó de pedra ......... 143
Quadro 5.3 - Resultados dos ensaios de caracterização do cimento Portland ....... 144
Quadro 5.4 – Dosagem (massa) da 1ª e 2ª camadas do ladrilho hidráulico ........... 152
Quadro 5.5 - Dosagem (massa) das séries 3C2, 3C3, 3C4 .................................... 153
Quadro 5.6 – Relação a/c obtida no gráfico das misturas 2A, 2PP, 3A, 3PP .......... 173
Quadro 5.7 - Dosagens 2ª camada 1:2 e 1:4 .......................................................... 174
Quadro 5.8 - Dosagem de proporcionamento final (em massa) .............................. 177
Quadro 5.9 – Resultados da caracterização ambiental do ladrilho hidráulico ......... 184
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Composição química do resíduo .......................................................... 67
Tabela 2.2 – Propriedades físicas do resíduo ........................................................... 68
Tabela 2.3 - Caracterização granulométrica do resíduo ............................................ 69
Tabela 3.1 – Formatos e dimensões nominais para ladrilho ..................................... 74
Tabela 4.1 - Granulometria do basalto .................................................................... 108
Tabela 4.2 - Quantidade de água para ensaio de compactação ............................. 130
Tabela 5.1 - Distribuição granulométrica do resíduo ............................................... 138
Tabela 5.2 – Composição da amostra resíduo de granito (% massa) expressa em
óxidos ...................................................................................................................... 141
Tabela 5.3 - Distribuição granulométrica da areia e do pó de pedra ....................... 143
Tabela 5.4 - Resultados de ABS e MRF dos ladrilhos hidráulicos das Fábricas A, B e
C .............................................................................................................................. 145
Tabela 5.5 – Resultados da avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil de
fabricantes ............................................................................................................... 146
Tabela 5.6 – Avaliação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil em fábricas . 146
Tabela 5.7 – Resultados do desgaste por abrasão ................................................. 147
Tabela 5.8 – Resultados dos ensaios realizados na1ªcamada ............................... 148
Tabela 5.9 - Resultados da retenção de água na pasta da 1ª camada ................... 151
Tabela 5.10 – Dosagem (massa) e resultados de ABS e MRF da dosagem TP15 . 152
Tabela 5.11 - Resultados de ABS e MRF das dosagens 3C2, 3C3, 3C4 ................ 153
Tabela 5.12 – Dosagem 3C5 (massa) e resultados de ABS e MRF ....................... 155
Tabela 5.13 – Dosagem 3C6 (massa) e resultados de ABS e MRF ....................... 155
Tabela 5.14 – Dosagem 3C7 (massa) e resultados de ABS e MRF ....................... 156
Tabela 5.15 – Dosagem 3C8 (massa) e resultados de ABS e MRF ....................... 157
Tabela 5.16 - Análise granulométrica do pó de pedra de diferentes origens .......... 158
Tabela 5.17 - Estudo da granulometria da mistura de cimento e pó de pedra (L) na
dosagem 1:3,77 ....................................................................................................... 158
Tabela 5.18 – Dosagem 3C9 (massa) e resultados de ABS e MRF ....................... 159
Tabela 5.19 - Estudo da correção da areia na dosagem 1:3,77 .............................. 160
Tabela 5.20 – Dosagem 3C10 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 160
Tabela 5.21 - Estudo da correção da areia na dosagem 1:3 ................................... 161
Tabela 5.22 – Dosagem 3C11 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 161
Tabela 5.23 – Dosagem 3C12 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 162
Tabela 5.24 - Análise granulométrica das proporções de mistura A, B e C (em
massa) .................................................................................................................... 163
Tabela 5.25 – Dosagem 3C13- série B (massa) e resultados de ABS e MRF ........ 164
Tabela 5.26 – Dosagem 3C14 série C (massa) e resultados de ABS e MRF ......... 164
Tabela 5.27 - Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (L) e
resíduo .................................................................................................................... 164
Tabela 5.28 – Dosagem 3C15 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 165
Tabela 5.29 – Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (BF) e
resíduo na dosagem 1:3 .......................................................................................... 165
Tabela 5.30 - Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (BF) e
resíduo na dosagem 1:3,5 ....................................................................................... 166
Tabela 5.31 – Dosagem 3C16 e 3C17 (massa) e resultados de ABS e MRF ......... 166
Tabela 5.32 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:areia ................ 167
Tabela 5.33 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:pó de pedra ..... 167
Tabela 5.34 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:pó de
pedra:resíduo .......................................................................................................... 168
Tabela 5.35 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:areia:resíduo ... 168
Tabela 5.36 – Dosagens 3C18, 3C19, 3C20, 3C21 (massa) e resultados de ABS e
MRF ........................................................................................................................ 169
Tabela 5.37 – Dosagem 3C22 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 169
Tabela 5.38 – Dosagem 3C23 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 170
Tabela 5.39 – Dosagem 3C24 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 173
Tabela 5.40 – Dosagem 3C25 (massa) e resultados de ABS e MRF ..................... 174
Tabela 5.41 - Resultados de ABS e MRF das dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4 ....... 175
Tabela 5.42 - Resultados de ABS e MRF da dosagem de proporcionamento final. 178
Tabela 5.43 – Dosagem 3C26 (massa) com a/c=0,25 ............................................ 178
Tabela 5.44 – Dosagem 3C27 (massa) com pressão de 235 Kgf/cm
2
.................... 179
Tabela 5.45 – Dosagem 3C28 (massa) com a/c=0,25 e 235 Kgf/cm
2
..................... 179
Tabela 5.46 – Resultados da avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil
................................................................................................................................ 180
Tabela 5.47 – Avaliação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil ................... 181
Tabela 5.48 - Resultados do desgaste por abrasão nas dosagens 1C1 e 1C2 ...... 182
Tabela 5.49 - Resultados do desgaste por abrasão dosagens das séries 1C4 e 1C5
................................................................................................................................ 182
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
a/c – relação água cimento
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABS – Teor de absorção de água
ABIROCHAS – Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais
AFNOR – Association Française de Normalisation
ATD - Análise Térmica Diferencial
ATG - Análise Termogravimétrica
CAA – Concreto auto-adensável
CAA – AR - Concreto auto-adensável de alta resistência
CAP - Cimento asfáltico de petróleo
CPFT - porcentagem acumulada de partículas menores que D
p
CETEC – Fundação Centro Tecnológico Minas Gerais
CETEM – Centro de Tecnologia Mineral
CEFETES – Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONREMA - Conselho Regional do Meio Ambiente
CP – Cimento Portland
CREA – Conselho Regional de Engenharia Arquitetura e Agronomia
DMR – Desvio máximo relativo
DNER - Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transporte
DP – Desvio padrão
DRX - Difração de Raios X
EDS - Espectrometria por Energia Dispersiva
ES – Espírito Santo
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IEMA – Instituto Estadual de Meio Ambiente
INT - Instituto Nacional de Tecnologia
ISO – International Organization for Standardization
LEMAC - Laboratório de Ensaio em Materiais de Construção
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura
MP SC – Ministério Público de Santa Catarina
MRF – Módulo de resistência à flexão
NBR – Norma Brasileira Registrada
ONU – Organização das Nações Unidas
PPGEC - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
PF – Perda ao fogo
PMC – Prefeitura Municipal de Colatina
PMV – Prefeitura Municipal de Vitória
PMSP – Prefeitura Municipal de São Paulo
UFES – Universidade Federal do Espírito Santo
UnED – Unidade de Ensino Descentralizada
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO .................................................................................. 22
1.1 Justificativa e importância do trabalho ........................................................... 22
1.2 Objetivos ............................................................................................................ 25
1.2.1 Objetivo geral ........................................................................................................................... 25
1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................................................... 25
1.3 Perguntas da pesquisa ..................................................................................... 26
1.4 Limitações da pesquisa .................................................................................... 26
1.5 Estrutura da dissertação .................................................................................. 27
CAPÍTULO 2 – RESÍDUO DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS 28
2.1 Conceito de resíduo sólido e classificação .................................................... 29
2.2 Geração do resíduo do beneficiamento das rochas ornamentais ................ 29
2.3 Volume gerado de resíduo do beneficiamento das rochas ornamentais ..... 39
2.4 O resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais e a sustentabilidade 41
2.5 Aspectos da Legislação Ambiental ................................................................. 45
2.6 Revisão bibliográfica dos estudos da utilização do resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais ................................................................ 49
2.6.1 Estudos realizados do aproveitamento em argamassas cimentícias ...................................... 49
2.6.2 Estudos realizados do aproveitamento em materiais cerâmicos ............................................ 51
2.6.3 Estudos realizados do aproveitamento em porcelanas ........................................................... 56
2.6.4 Estudos realizados do aproveitamento em tijolos de solo-cimento e tijolos de sílica-cal ...... 57
2.6.5 Estudos realizados do aproveitamento em elementos de concreto ........................................ 58
2.6.6 Estudos realizados do aproveitamento em concreto ............................................................... 60
2.6.7 Estudos realizados do aproveitamento em concreto asfáltico ................................................ 62
2.6.8 Estudos realizados do aproveitamento em indústria cimenteira ............................................. 64
2.6.9 Alguns estudos realizados no mundo com resíduo de rochas ornamentais ........................... 64
2.6.10 Características dos resíduos da revisão bibliográfica ........................................................... 66
2.6.11 Discussão dos estudos .......................................................................................................... 69
CAPÍTULO 3 – LADRILHO HIDRÁULICO ............................................................... 70
3.1 Conceituação ..................................................................................................... 70
3.2 História do ladrilho hidráulico .......................................................................... 70
3.3 Materiais e características do ladrilho hidráulico .......................................... 73
3.4 Etapas de fabricação do ladrilho hidráulico ................................................... 75
3.5 Propriedades a serem avaliadas no ladrilho hidráulico ................................. 78
3.6 Ladrilho hidráulico piso tátil ............................................................................ 78
3.7 Execução do piso em ladrilho hidráulico ........................................................ 82
3.8 Estudos realizados em ladrilho hidráulico ...................................................... 83
3.9 Estudo do empacotamento de partículas a partir da análise granulométrica
dos materiais ........................................................................................................... 86
3.10 Estudo da compactação de partículas a partir da análise do ensaio de
compactação ........................................................................................................... 89
3.11 Uso do resíduo como uma adição mineral no ladrilho hidráulico .............. 90
CAPÍTULO 4 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................ 92
4.1 Programa experimental ..................................................................................... 92
4.2 Amostragem dos materiais .............................................................................. 94
4.2.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ............................................................... 94
4.2.1.1 Coleta do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ......................................... 94
4.2.1.2 Estocagem do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ................................. 95
4.2.1.3 Destorroamento do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ......................... 96
4.2.1.4 Peneiramento do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ............................ 97
4.2.2 Agregado miúdo ....................................................................................................................... 98
4.3 Caracterização dos materiais ........................................................................... 99
4.3.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ............................................................... 99
4.3.1.1 Análise física ..................................................................................................................... 99
4.3.1.1.1 Determinação das umidades do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
na amostragem e após processo de secagem ...................................................................... 100
4.3.1.2 Análise mineralógica ...................................................................................................... 100
4.3.1.3 Análise química .............................................................................................................. 101
4.3.1.4 Análise ambiental ........................................................................................................... 101
4.3.2 Aglomerante hidráulico .......................................................................................................... 101
4.3.3 Agregado miúdo ..................................................................................................................... 102
4.3.4 Pigmento ................................................................................................................................ 102
4.4 Estudos de proporcionamento da 1ª camada do ladrilho hidráulico piso tátil
................................................................................................................................ 103
4.4.1 Estudos de fluxo e determinação da densidade na pasta ..................................................... 104
4.4.1.1 Ensaio de espalhamento ................................................................................................ 104
4.4.1.2 Ensaio de determinação do índice de fluidez ................................................................. 105
4.4.1.3 Ensaio de determinação da densidade da pasta ........................................................... 106
4.4.2 Estudo da retenção de água da pasta ................................................................................... 106
4.4.3 Estudo da adição de basalto.................................................................................................. 107
4.4.4 Estudo da modificação do proporcionamento de resíduo ..................................................... 109
4.5 Procedimentos de produção do ladrilho hidráulico piso tátil ..................... 109
4.5.1 Confecção do molde metálico ................................................................................................ 109
4.5.2 Dosagem e mistura dos materiais ......................................................................................... 110
4.5.3 Moldagem do ladrilho hidráulico piso tátil .............................................................................. 110
4.5.4 Prensagem do ladrilho hidráulico piso tátil ............................................................................ 111
4.5.5 Cura do ladrilho hidráulico piso tátil ....................................................................................... 112
4.6 Tentativas preliminares de proporcionamento e de prensagem do ladrilho
hidráulico piso tátil ............................................................................................... 112
4.7 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil ................... 116
4.7.1 Ensaio de absorção de água no ladrilho hidráulico piso tátil ................................................. 116
4.7.2 Ensaio de determinação da carga de ruptura e do módulo de resistência à flexão no ladrilho
hidráulico piso tátil........................................................................................................................... 117
4.7.3 Ensaio de determinação do desgaste por abrasão no ladrilho hidráulico piso tátil............... 119
4.7.4 Ensaio de avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil .......................................... 121
4.7.5 Avaliação ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil .............................................................. 124
4.8 Estudos de proporcionamento da 3ª camada do ladrilho hidráulico piso tátil
................................................................................................................................ 125
4.8.1 Estudo do empacotamento de partículas .............................................................................. 126
4.8.2 Estudo da compactação de partículas ................................................................................... 128
4.8.3 Estudo da granulometria das misturas .................................................................................. 131
4.8.3.1 Análise granulométrica do pó de pedra .......................................................................... 131
4.8.3.2 Correção da granulometria da areia ............................................................................... 131
4.8.4 Estudo da massa unitária compactada nas misturas ............................................................ 132
4.8.5 Estudo da retirada dos finos contidos no pó de pedra .......................................................... 133
4.8.6 Estudo do proporcionamento de dosagem 1:2 ...................................................................... 133
4.8.7 Estudo do proporcionamento de dosagem 1:1 ...................................................................... 133
4.8.8 Estudo da substituição de resíduo e da adição de pó de pedra ............................................ 134
4.8.9 Estudo da influência da umidade na massa compactada ..................................................... 134
4.9 Estudo do proporcionamento da 2ª camada do ladrilho hidráulico piso tátil
................................................................................................................................ 136
4.10 Confecção do ladrilho hidráulico piso tátil com proporção final dos
constituintes .......................................................................................................... 136
CAPÍTULO 5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS ..................... 138
5.1 Caracterização dos materiais ......................................................................... 138
5.1.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais ............................................................. 138
5.1.1.1 Análise física ................................................................................................................... 138
5.1.1.1.1 Granulometria .......................................................................................................... 138
5.1.1.1.2 Umidade .................................................................................................................. 139
5.1.1.1.3 Massa específica e área específica ........................................................................ 140
5.1.1.1.4 Massa unitária ......................................................................................................... 140
5.1.1.2 Análise mineralógica ...................................................................................................... 140
5.1.1.3 Análise química .............................................................................................................. 141
5.1.1.4 Análise ambiental ........................................................................................................... 142
5.1.2 Agregado miúdo ..................................................................................................................... 143
5.1.3 Aglomerante hidráulico .......................................................................................................... 144
5.2 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil existente no
estado do Espírito Santo ...................................................................................... 145
5.2.1 Resultados da absorção de água e do módulo de resistência à flexão ................................ 145
5.2.2 Resultado da avaliação dimensional ..................................................................................... 145
5.2.3 Resultado da resistência ao desgaste por abrasão............................................................... 147
5.3 Resultados dos estudos de proporcionamento realizados nas camadas do
ladrilho hidráulico piso tátil .................................................................................. 148
5.3.1 Resultados dos estudos da 1ª camada ................................................................................. 148
5.3.2 Resultados dos estudos da 3ª camada ................................................................................. 152
5.3.2.1 Empacotamento de partículas ........................................................................................ 153
5.3.2.2 Compactação de partículas ............................................................................................ 154
5.3.2.3 Empacotamento e compactação de partículas .............................................................. 155
5.3.2.4 Análise da granulometria do pó de pedra ...................................................................... 156
5.3.2.5 Correção da granulometria da areia ............................................................................... 159
5.3.2.6 Massa unitária compactada de misturas ........................................................................ 163
5.3.2.7 Retirada de finos do pó de pedra ................................................................................... 164
5.3.2.8 Proporção de dosagem 1:2 ............................................................................................ 166
5.3.2.9 Proporção de dosagem 1:1 ............................................................................................ 169
5.3.2.10 Dosagem da 3ª camada sem resíduo e com adição de pó de pedra .......................... 170
5.3.2.11 Influência da umidade na massa compactada do ladrilho hidráulico piso tátil ............ 170
5.3.3 Resultados dos estudos da 2ª camada ................................................................................. 174
5.4 Ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final ......................... 176
5.4.1 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final .. 177
5.4.1.1 Resultados da absorção de água e do módulo de resistência à flexão ......................... 178
5.4.1.1.1 Verificação da influência da umidade da 3ª camada na absorção de água e no MRF
do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final .................................................. 178
5.4.1.1.2 Verificação da influência da pressão exercida pela prensa hidráulica na absorção de
água e no MRF do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final ........................ 179
5.4.1.2 Resultado da avaliação dimensional .............................................................................. 180
5.4.1.3 Resultado da resistência ao desgaste por abrasão ....................................................... 181
5.3.1.3.1 Resultado do estudo da adição de basalto na 1ª camada ...................................... 182
5.4.1.3.2 Resultado do ensaio de resistência ao desgaste por abrasão no ladrilho hidráulico
de proporcionamento final ...................................................................................................... 182
5.4.1.4 Resultado da avaliação ambiental.................................................................................. 184
5.5 Comparação dos resultados dos ladrilhos hidráulicos das fábricas
existentes no Espírito Santo e dos fabricados na pesquisa. ............................ 185
CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES .............................................................................. 186
6.1 Quanto à verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil
fabricado no estado do Espírito Santo ................................................................ 186
6.2 Quanto à caracterização do resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais ........................................................................................................... 186
6.3 Quanto ao estudo do proporcionamento do ladrilho hidráulico piso tátil . 187
6.4 Quanto à adição do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais na
confecção do ladrilho hidráulico piso tátil .......................................................... 188
6.4.1 Propriedades analisadas do ladrilho hidráulico piso tátil com adição de resíduo ................. 188
6.4.2 Respostas aos questionamentos iniciais da pesquisa .......................................................... 188
6.4.3 Sustentabilidade do setor de extração e beneficiamento de rochas ornamentais ................ 189
6.5 Estudos Futuros .............................................................................................. 189
CAPÍTULO 7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................. 190
22
Capítulo 1 - INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa e importância do trabalho
A produção mundial de rochas ornamentais e de revestimento evoluiu de 1,8 milhão
de toneladas/ano, na década de 1920, para um patamar atual de 92,8 milhões de
toneladas/ano. Estima-se que o setor esteja movimentando atualmente US$ 80
bilhões a US$ 100 bilhões/ano. Perto de 41,4 milhões de toneladas de rochas brutas
e beneficiadas foram comercializadas no mercado internacional em 2006
(ABIROCHAS, 2008).
A indústria de extração e beneficiamento de rochas é uma área em franco
desenvolvimento. O Brasil está entre os países, como China, Índia, Irã, Itália,
Espanha, Turquia, que despontam como os principais produtores e exportadores
mundiais de rochas ornamentais (SUMÁRIO MINERAL, 2006).
O Brasil é o centro produtor de rochas ornamentais mais rico em granitos (CHIODI
FILHO, 2005) e se destaca porque apresenta uma espetacular ―geodiversidade‖
mineral. Segundo a ABIROCHAS (2008), no ano de 2006, o país colocou-se como
4º maior produtor mundial de rochas, 5º maior exportador em volume físico, 2º maior
exportador de granitos brutos, 4º maior exportador de rochas processadas especiais.
Os estados do Espírito Santo e Minas Gerais são os dois principais produtores e
exportadores brasileiros de rochas ornamentais, seguidos por Bahia e Ceará. O
Espírito Santo é um grande produtor de rochas ornamentais (principalmente granito
e mármore) e contribuiu com 43% da produção nacional de rochas ornamentais em
2005, que alcançou 6,9 milhões de toneladas (ABIROCHAS, 2006). Já em 2007, o
setor totalizou cerca de 8,0 milhões de toneladas produzidas (ABIROCHAS, 2008).
A produção brasileira de rochas abrange em torno de 1200 variedades
comercializadas nos mercados interno e externo, com 1.800 lavras ativas, contando
com 11.300 empresas integradas à cadeia produtiva do setor, que são responsáveis
por cerca de 140 mil empregos diretos e 420 mil empregos indiretos (ABIROCHAS,
2008).
23
No mapa da Figura 1.1, é apresentada a distribuição dos tipos de rochas
encontrados no Brasil e a porcentagem de cada estado na produção nacional de
rochas ornamentais.
Figura 1.1 – Mapa de distribuição de produção de rochas ornamentais no Brasil
Fonte: ABIROCHAS (2006), adaptado.
O valor das exportações de chapas serradas estimativamente somou 16,8 milhões
m
2
em 2007. Considerando-se que houve demanda de 42,2 milhões m
2
para o
mercado interno, foi calculado que o processamento brasileiro de chapas em teares
e talha-blocos atingiu 60 milhões m
2
no ano de 2007 (ABIROCHAS, 2008).
Com o crescimento do setor no país, as exportações brasileiras de rochas
ornamentais fecharam o primeiro semestre de 2007 com um faturamento de US$
24
521.104.300, tendo ultrapassado 1.2 milhão de toneladas de rochas. O Espírito
Santo contribuiu com 66,12% das exportações brasileiras de rochas ornamentais e
apresentou um faturamento de US$ 344.444.968 (ROCHAS DE QUALIDADE,
2007a).
Com relação aos produtos manufaturados do setor de rochas ornamentais, o estado
do Espírito Santo, de janeiro a maio de 2007, manteve sua liderança no volume das
exportações brasileiras e foi o maior exportador de rochas processadas no país,
superando o índice de 84% de participação, em relação ao mesmo período de 2006
(ROCHAS DE QUALIDADE, 2007b).
Entretanto, a atual contração da economia dos EUA deve afetar as economias do
mundo todo, repercutindo no desempenho das exportações brasileiras de rochas
ornamentais a partir de 2007 e interrompendo a tendência de forte crescimento
registrada ao longo dos últimos anos (ABIROCHAS, 2008). Em face disso, o setor
brasileiro vem buscando alternativas para a estabilização do setor.
Considerando a situação econômica externa, os dados da produção brasileira de
processamento das rochas e os empregos gerados, verifica-se a importância do
setor na economia do Brasil e do Espírito Santo. Concomitantemente, verifica-se que
a elevada produção no setor de rochas ornamentais acarreta elevada quantidade de
resíduo gerado, que implica problemas de disposição final. Aliado ao aspecto de
sustentabilidade do setor, este trabalho buscou mitigar os efeitos nocivos ao meio
ambiente, fazendo a reciclagem do resíduo, que entrou na confecção do ladrilho
hidráulico piso tátil, que é um piso caracterizado pela diferenciação de textura que
promove em relação ao piso adjacente, para ser perceptível pela pessoa com
deficiência visual.
O processo de fabricação do ladrilho hidráulico piso tátil não necessita de calor para
sua queima, reduzindo assim o consumo de energia e a emissão de gás, e, com a
adição do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais, há a redução tanto do
consumo de matérias-primas naturais, quanto dos volumes de deposição de resíduo.
No aspecto técnico, o mercado necessita de um maior volume de ladrilho hidráulico
piso tátil, para atender à crescente demanda de execução e adaptação das calçadas
para acessibilidade de todos os cidadãos, o que se vem tornando exigência das
prefeituras. Desse modo, recicla-se grande quantidade do resíduo de
25
beneficiamento de rochas ornamentais na fabricação do ladrilho hidráulico piso tátil,
que é apontado como material adequado para revestir faixas táteis nas calçadas.
Daí a importância do tema, tanto no aspecto de sustentabilidade do setor de rochas
ornamentais, quanto no aspecto social, ao contribuir para melhorar a acessibilidade
dos cidadãos.
O termo "resíduo gerado no beneficiamento das rochas ornamentais" será por vezes
denominado apenas de "resíduo" ao longo do texto, para tornar a leitura mais
agradável. Assim como, o termo "ladrilho hidráulico piso tátil", poderá ser designado
em partes deste trabalho apenas de "ladrilho hidráulico", quando se referir ao objeto
desta pesquisa.
É bom lembrar que os resultados obtidos nesta pesquisa estão sendo submetidos a
um pedido de patente pela autora.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo geral
O objetivo geral deste trabalho é desenvolver o ladrilho hidráulico piso tátil utilizando
resíduo gerado no beneficiamento de rochas ornamentais em sua composição.
1.2.2 Objetivos específicos
Para o atendimento do objetivo geral, devem ser atendidos os seguintes objetivos
específicos:
1. realizar levantamento bibliográfico objetivando conhecer o desenvolvimento
científico e técnico na área de caracterização e de utilização do resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais;
2. realizar levantamento bibliográfico sobre o ladrilho hidráulico;
3. realizar a caracterização química, física, mineralógica e ambiental do resíduo
do beneficiamento de rochas ornamentais usado na pesquisa;
4. caracterizar cada elemento constituinte do ladrilho hidráulico piso tátil;
26
5. fazer o proporcionamento dos componentes nas três camadas formadoras do
ladrilho hidráulico piso tátil;
6. verificar as propriedades físicas e mecânicas do ladrilho hidráulico piso tátil
com adição de resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais; e
7. fazer a caracterização ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil fabricado com
resíduo.
1.3 Perguntas da pesquisa
Para se alcançar o objetivo principal da pesquisa, foi necessário que perguntas
específicas fossem respondidas.
- É viável tecnicamente o uso do resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais
como adição mineral no ladrilho hidráulico piso tátil?
- Pode-se confirmar o efeito ―fíler‖
1
do resíduo no ladrilho hidráulico piso tátil?
- Que teor de adição de resíduo é ideal para melhorar as propriedades físicas e
mecânicas do ladrilho hidráulico piso tátil?
- O ladrilho hidráulico piso tátil confeccionado com o resíduo do beneficiamento de
rochas ornamentais poderá causar algum problema ambiental?
1.4 Limitações da pesquisa
Devido ao grande tempo necessário para os experimentos e às limitações técnicas e
econômicas, as restrições abaixo foram aplicadas à pesquisa:
a) uso do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais oriundo do
desdobramento dos blocos em chapas em teares com lâminas metálicas;
1
Fíler - do inglês to fill – preencher. Fíler é definido como material granular que passa na peneira de
abertura de malha 150μm, que correspondente a peneira ABNT n°100 (NBR 9935/2005, p.3).
27
b) estudo do ladrilho hidráulico piso tátil com formato quadrado, de dimensões
200mm x 200mm e espessura de 20mm, ou seja, do tipo LQ20 de acordo
com a norma NBR 9459/1986 da ABNT;
c) não foi estudada nesta pesquisa a influência de diferentes tipos de
pigmentos;
e) foram mantidos constantes a procedência e litologia dos agregados e
cimento em toda a pesquisa; e
f) foi usada prensa hidráulica semi-industrial com capacidade máxima de
300kgf/cm
2
para confecção do ladrilho hidráulico piso tátil.
1.5 Estrutura da dissertação
Esta dissertação está subdividida em 7 capítulos. No Capítulo 1, introdução, são
expostos a justificativa e o objetivo deste trabalho, as perguntas e as limitações da
pesquisa, bem como, a estrutura desta dissertação.
No Capítulo 2, apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre a caracterização e uso
do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais.
No Capítulo 3, apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre a caracterização e uso
do ladrilho hidráulico.
No Capítulo 4, apresenta-se o procedimento experimental da pesquisa enfatizando o
procedimento de amostragem, caracterização, estudos para proporcionamento dos
componentes do ladrilho hidráulico piso tátil, bem como a fabricação do mesmo.
No Capítulo 5, tem-se a apresentação e análise dos resultados, no Capítulo 6,
apresentam-se as conclusões da pesquisa e no Capítulo 7, apresentam-se as
referências bibliográficas.
28
Capítulo 2 – RESÍDUO DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS
ORNAMENTAIS
As rochas ornamentais e de revestimento, também chamadas como rochas
dimensionadas (dimension stones), abrangem tipos litológicos que podem ser
extraídos em forma de blocos, transformados em placas, cortadas e beneficiadas
(SILVA, 1998). Frascá (2007) define as rochas ornamentais como sendo todos os
materiais rochosos aproveitados pela sua aparência estética e usados como
elemento decorativo, em trabalhos artísticos e como materiais para construção.
As rochas ornamentais são produtos de grande aceitação comercial, com uma
grande diversidade de padrões estético-cromáticos que conferem à edificação
imponência, beleza e durabilidade (Figura 2.1).
(a)
(b) Fonte: Arqdesign Produtos (2007)
Figura 2.1 – (a) Granito em baneficiamento; (b) Mármore aplicado em piso
De acordo com a norma NBR 6502/1995, o granito é uma rocha plutônica ou
intrusiva granular, formada essencialmente por quartzo e feldspato, e
acessoriamente por biotita e moscovita. É resultante de lento processo de
resfriamento e solidificação do magma.
29
2.1 Conceito de resíduo sólido e classificação
Segundo a NBR 10004/2004, resíduos sólidos são resíduos nos estados sólido e
semi-sólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar,
comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nessa definição os
lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em
equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados
líquidos cujas particularidades tornem impossível o seu lançamento na rede pública
de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnicas e
economicamente impraticáveis em face da melhor tecnologia disponível.
Os resíduos são classificados em:
a) resíduos classe I – perigosos;
b) resíduos classe II – não-perigosos;
Os resíduos considerados como não-perigosos (classe II) podem ser
classificados em:
resíduos classe II A – não-inertes.
resíduos classe II B – inertes.
Os resíduos perigosos são aqueles que podem apresentar risco à saúde pública e
riscos ao meio ambiente. Os resíduos da classe II B são aqueles que quando
ensaiados conforme a NBR 10006/2004, não têm nenhum de seus constituintes
solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água,
excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor. Já os resíduos da classe II A,
considerados como não-inertes, são aqueles que não se enquadram nas
classificações I (perigosos) e II B (inertes).
2.2 Geração do resíduo do beneficiamento das rochas ornamentais
As atividades de extração e beneficiamento das rochas ornamentais se iniciam nas
lavras, onde há a extração dos blocos, que são encaminhados para o
beneficiamento realizado nas serrarias. Em todas as etapas do processo, há a
30
geração de resíduo (Figura 2.2). Nesta pesquisa, é estudado o resíduo gerado no
desdobramento, ou seja, aquele proveniente do corte dos blocos em chapas
somente o realizado em teares.
Figura 2.2 - Esquema da geração do resíduo na indústria das rochas ornamentais
Fonte: Gomes, Lameiras e Rocha (2004), p.15, adaptado.
A atividade de extração (lavra) tem como objetivo remover material útil ou
economicamente aproveitável dos maciços ou dos matacões. Segundo Frascá
(2007), nesta etapa são usados fios diamantados, marteletes, explosivos e massas
expansivas para retirada dos blocos. Na lavra, são obtidos os blocos retangulares de
dimensões diversas, com volume variando de 5m
3
a 10m
3
. Segundo Maia e Lacerda
(2000), nessa etapa, a extração dos blocos em dimensões ideais deve ser garantida,
para melhor aproveitar o material e atender à capacidade produtiva dos
equipamentos das fases posteriores (Figura 2.3).
(a) Fonte: Marbella Granitos e Mármores
(2008)
(b)
Figura 2.3 – (a) Extração de granito; (b) Estocagem de blocos
Jazida
Blocos
Chapa
Bruta
Chapa
Acabada
Produto
Final
Pó de pedra
Retalhos
Lama
(pó de pedra+
cal+água+
granalha+
metal)
(água+pó de
pedra+metal)
Água do corte
(água+metal+
pó de pedra)
Retalhos
Resíduo
Lavra
Desdobramento
de Blocos
Polimento ou
Apicoamento ou
Flameagem
Corte da chapa
31
Após a lavra, o processo de beneficiamento se divide em três etapas:
desdobramento do bloco (serragem/corte do bloco em chapas);
tratamento superficial das chapas por meio de:
- levigamento (desengrossamento das chapas, com a criação de
superfícies planares e paralelas);
- polimento (desbaste fino da chapa e o fechamento de poros dos
grãos minerais, criando uma superfície lisa, opaca e mais
impermeável); ou
- outros processos de acabamento;
corte das chapas em peças de dimensões comerciais, por vezes, chamados
de ladrilhos.
O levigamento e polimento das chapas são efetuados por abrasivos, em geral à
base de carbureto de silício e diamante, em diferentes granulometrias. Os mais
grossos são usados para o levigamento e os mais finos, para o polimento
(ABIROCHAS, 2006) (Figura 2.4).
(a)
(b)
Figura 2.4 – (a) Abrasivos usados; (b) Politriz em funcionamento
Na etapa do beneficiamento, o corte dos blocos pode ser feito por equipamentos
chamados teares, que podem ser de dois tipos: de fios diamantados e de lâminas
metálicas. O tear de lâminas metálicas, denominado de tear convencional, existe em
maior número nas indústrias atualmente no estado do Espírito Santo (Figura 2.5).
32
(a) Tear de fios dimantados
(b) Tear de lâminas metálicas
(c) Fios diamantados em uso
(d) Lâminas metálicas já utilizadas
Figura 2.5 – (a); (b); (c); (d) Detalhes dos teares usados no corte dos blocos em chapas
No corte do bloco, usa-se uma lama abrasiva (polpa abrasiva) constituída de rocha
moída e água para o tear de fio diamantado. Já no caso do tear convencional, essa
lama é acrescida de cal e granalha de aço (Figura 2.6), e tem como principais
funções: lubrificar, esfriar as lâminas de serragem; evitar a oxidação das mesmas;
limpar os canais entre as chapas; e servir como abrasivo para facilitar o processo de
corte, que se dá pela ação da lama conduzida pelo conjunto de lâminas
movimentadas pelo tear.
(a)
(b)
Figura 2.6 – (a) Aparato para adição de cal na lama abrasiva; (b) Granalha de aço
33
A lama recircula no tear por meio de uma bomba submersa de eixo vertical,
situada num poço de recolhimento, a qual cria uma aspersão de lama
abrasiva que se distribui nas lâminas e nos blocos. À medida que o bloco vai
sendo serrado, a lama fica com um teor maior de finos, que faz aumentar sua
viscosidade. A viscosidade, então, deve ser controlada para não prejudicar a
abrasão no corte. Para isso, durante o processo de corte, a lama é acrescida
de água, e a parte da lama que passa a ser muito viscosa é retirada do
processo e se torna o resíduo em questão neste trabalho (Figura 2.7).
(a)
(b)
Figura 2.7 – (a) Lama abrasiva lançada sobre o bloco de granito no corte; (b) Resíduo
em forma de pó proveniente de dois tipos de tear
O processo de recirculação e descarte da lama abrasiva é esquematizado na Figura
2.8.
Figura 2.8 – Esquema do processo de recirculação da lama
Fonte: Peyneau e Pereira (2004).
tear de fios
diamantados
tear de lâminas
metálicas
34
O resíduo gerado (que foi descartado durante o processo de corte do bloco), em
geral, é depositado em lagoas de sedimentação diretamente no solo, em áreas nas
empresas (Figura 2.9). Essa lama fica depositada por um determinado período de
tempo e depois é levada a aterros industriais. Há casos em que o resíduo é lançado
diretamente nos cursos d'água, segundo Pontes e Stellin (2001).
(a)
(b)
(c)
Figura 2.9 - (a); (b); (c) Lagoas de sedimentação de resíduo no solo em empresas de
pequeno porte
Em algumas empresas, o resíduo ao ser eliminado do processo de corte, é
encaminhado através de canaletas ou tubulações ao silo para armazenagem e
decantação; em seguida é levado a um equipamento denominado filtro prensa, que
tem a finalidade de diminuir o teor de umidade. Então, parte da água retirada do
resíduo é tratada e reaproveitada no processo retornando por bombeamento,
ficando o resíduo com umidade reduzida estocado nos pátios das empresas (Figura
2.10).
35
(a) Canaleta de condução da
lama
(b) Silo para decantação
(c) Filtro prensa
(d) Tanques para tratamento e reaproveitamento de água
Figura 2.10 – (a); (b); (c); (d) Saída do resíduo do processo de beneficiamento do bloco
Após a secagem parcial do resíduo em lagoas de decantação, o transporte e a
disposição dele nos aterros industriais condicionam à necessidade de gastos
consideráveis, não só com a estocagem propriamente dita, mas também com o
transporte até os aterros industriais (Figura 2.11).
(a)
(b)
(c)
Figura 2.11 – (a) Lagoa de decantação; (b) Transporte do resíduo ao aterro; (c) Aterro de resíduo
36
Segundo Nunes et al. (2002), nos últimos anos, as indústrias de beneficiamento de
rochas ornamentais vêm sendo citadas pelos ambientalistas como fontes de
contaminação e/ou poluição do meio ambiente, devido ao grande volume de
resíduos gerados e, com freqüência, lançados diretamente nos ecossistemas, sem
um processo de tratamento para eliminar ou reduzir os constituintes presentes.
Além disso, na extração das rochas, ocorre a desfiguração da paisagem, o que vem
preocupando as autoridades e a população (SILVA, 1998; SOUZA, 2001). Tal fato
pode ser verificado nas fotografias da Figura 2.12. O desmatamento e a retirada de
vegetação, provocados pelas lavras, acarretam erosão hídrica e interferem no ciclo
hidrológico (SILVA, 1998). A preocupação com a estética da região e a ameaça ao
meio ambiente que a atividade de extração de rochas gera também é relatada por
Misra e Mathur [200-]
2
.
(a);Local: Barra de São Francisco - ES
(b) Local: Colatina - ES
Figura 2.12 – (a); (b) Lavras de granito
O corte dos blocos nas serrarias, gera um volume considerável de pó não
aproveitado e um efluente com material fino, que normalmente causa o
assoreamento dos córregos próximos das serrarias (ALMEIDA e PONTES, 2001).
Esse resíduo pode ser lançado no meio ambiente sem um tratamento para diminuir
ou eliminar constituintes presentes que podem ser nocivos à preservação do meio
ambiente (SOUZA, 2001).
2
Década certa (NBR6023/2002, p.17).
37
Silva (1998) ainda argumenta que o resíduo além de contaminar o solo, pode alterar
as condições naturais do subsolo e do lençol freático, o que, segundo Calmon et al.
(1998) acarreta grande impacto ambiental.
Moreira et al.(2005) e Oliveira (2005) ainda ressaltam que a lama, quando seca,
constitui-se em um pó muito fino que pode provocar danos à saúde humana. Essa
preocupação também é destacada por Souza (2001) e por Torres et al. (2004).
No estado do Espírito Santo, a maioria das empresas do setor de rochas
ornamentais desenvolve atividades ligadas ao desdobramento dos blocos, o que
leva a um grande volume de geração de resíduo (SILVA, 1998). Esses resíduos
industriais gerados nas serrarias com teares de lâminas metálicas ou de fios
diamantados são, geralmente, depositados em barragens de resíduo improvisadas,
ou vão sendo acumulados ao redor dessas serrarias ao longo do tempo.
Os resíduos são costumeiramente lançados ao meio ambiente, em locais
inadequados, principalmente em áreas ainda próximas às serrarias. Em Cachoeiro
de Itapemirim – ES, há casos em que os resíduos são jogados diretamente no rio
Itapemirim, causando seu assoreamento, poluindo sua água, e gerando assim
grande impacto ambiental. Isso implica conflitos com órgãos ambientais e
populações vizinhas. Os empresários alegam falta de áreas para disposição desses
resíduos. A comunidade é prejudicada pela poluição dos cursos d’água. Os órgãos
de fiscalização aplicam multas e restringem, ou paralisam as atividades das
serrarias, consideradas como muito importantes para a economia da região
(PONTES e STELLIN JÚNIOR, 2005).
A disposição do resíduo também é uma preocupação de Rathore [200-], que relata
que o volume de resíduo é tão alto na Índia, que necessita de criação de novos
pontos de disposição nos aterros em pouco tempo, diminuindo potencial dos solos
para a agricultura. E segundo Singh e Vijayalakshmi [200-], a agricultura é
prejudicada pela disposição do resíduo, devido à diminuição da porosidade e da
percolação de água no solo que o mesmo causa.
Em Portugal, segundo Figueiredo et al. (2001), a deposição dos resíduos das
indústrias de rochas ornamentais também é feita em aterros de superfície quando
secas ou em forma de barragens de lamas, quando úmidas, geralmente depositadas
por sedimentação. Apesar desses resíduos, serem considerados como "não-
38
perigosos", podem, com a deposição sem controle, gerar acidentes e ocasionar
impactos ambientais graves.
No Brasil, a situação atual do resíduo gerado no setor de rochas e as condições de
disposição do mesmo em aterros levam sempre à necessidade da reciclagem. De
acordo com Chiodi Filho, Rodrigues e Artur (2004), o setor de rochas ornamentais no
Brasil passou por um período de exportação de blocos brutos, e atualmente ocorre a
exportação dos produtos processados semi-acabados, principalmente chapas de
granito. A exportação de rochas processadas acabadas, prontas para o consumidor
final (custom made), é considerada como a próxima fronteira da indústria brasileira
das rochas ornamentais e de revestimento para a agregação de valor dos produtos
finais do setor. Um dos desafios para se chegar à próxima fronteira do setor de
rochas ornamentais no Brasil é tornar a rocha beneficiada mais atraente do que a
sua venda em forma de bloco para o mercado externo. Discute-se, nesse caso, a
formulação de cooperativas, consórcios de exportação, centrais de matéria-prima e
centrais de beneficiamento, bem como a formação de centros de pesquisa
tecnológica visando, especialmente, à otimização dos processos para diminuir
impactos ambientais e aproximar os conceitos adotados para o desenvolvimento
sustentável.
Caso o Brasil comercialize produtos prontos para o consumidor final, o setor de
beneficiamento de rochas ornamentais produzirá ainda mais resíduo tornando
imprescindível a sua reciclagem. Esse assunto também é tratado por Peiter e Chiodi
Filho (2001), que recomendam, entre várias ações para manter a competitividade do
país no mercado externo, a capacitação de centros de pesquisa para estudos de
aproveitamento industrial de resíduos, caracterização tecnológica e diversificação de
produtos comerciais.
Logo, a eliminação ou o reaproveitamento racional dos resíduos industriais gerados
por empresas de beneficiamento de rochas ornamentais é um dos grandes desafios
da atualidade para mitigar os impactos ambientais, o que leva pesquisadores ligados
ao setor a estudar o uso desse resíduo em aplicações, principalmente na indústria
da construção civil.
Nesse sentido, para que o avanço das pesquisas, seja baseado em dados confiáveis
de produção, torna-se necessário inicialmente quantificar o volume de resíduo
gerado.
39
2.3 Volume gerado de resíduo do beneficiamento das rochas
ornamentais
De acordo com Freire e Motta (1995), no sistema de desdobramento de blocos em
chapas por meio de teares, um percentual de 20% a 25% do bloco é transformado
em pó, valores também constatados por Souza (2001). Em Singhi e Vijayalakshmi
[200-] foi verificado que quase 20% da massa total de mármore processado se
transforma em resíduo. Já de acordo com Gonçalves (2000) e Cavalcanti (2006), o
resíduo de serragem gerado na etapa de beneficiamento corresponde a um
percentual de 25% a 30% do volume do bloco. Silva (1998) e Vieira (2004) afirmam
ser de até 30% esse valor. Para Gobbo et al. (2004), Mello et al. (2006) e Kumar
[200-], esse volume equivale a um percentual de 30% a 40% do volume serrado dos
blocos, valores que se aproximam do valor apontado de 40% das rochas
processadas que se tornam resíduo, de acordo com Almeida, Branco e Santos
(2007) e Acchar e Dantas (2007). Almeida e Pontes (2001) estimam valores de 40%
a 50% de produção de resíduos desde a extração até o acabamento das rochas
ornamentais.
Em pesquisa realizada em empresas de beneficiamento de granito no Espírito
Santo, Reis e Alvarez (2007), concluíram que o valor da geração de resíduo de
cerca de 30% na etapa de processamento da rocha coincide com os valores
encontrados na literatura, já descritos neste trabalho. Foi destacada também a
necessidade de grandes áreas de deposição do resíduo em virtude de ele não ser
aproveitado na reciclagem.
Gobbo et al. (2004) ressaltam ainda que, durante os processos complementares de
polimento e acabamento superficial das chapas de rochas ornamentais, 1% a 2% do
volume da rocha é perdido, tornando-se resíduo que agora contém, além de água e
pó da rocha, restos de abrasivos, resinas e vernizes.
De acordo com Figueiredo et al. (2001), estima-se que as operações de serragem,
corte e polimento produzam cerca de 0,10 m
3
de lama por tonelada de rocha
transformada, sendo 0,08 m
3
na operação de serragem do bloco e 0,02 m
3
nas
operações de polimento e corte das chapas (Figura 2.13).
40
(a)
(b)
Figura 2.13 – (a) Polimento da chapa de granito; (b) Corte da chapa de granito em
ladrilhos
A quantidade estimada de geração de resíduo de corte de granito e mármore no
Brasil atingiu 165.000 toneladas ao ano, distribuídas entre Espírito Santo, Bahia,
Ceará, Paraíba e outros estados, de acordo com Gonçalves (2000). Já em 2002, no
trabalho de Moura, Gonçalves e Leite (2002), esse valor alcançou 240.000 toneladas
ao ano, distribuídas nos mesmos estados.
Se utilizarmos a estimativa da ABIROCHAS (2008), de que a produção brasileira de
rochas ornamentais e de revestimento totalizou cerca de 8,0 milhões de toneladas
no ano de 2007 e que foi exportado 1,18 milhão de toneladas de rochas brutas,
chega-se ao valor de 6,82 milhões de toneladas de rochas beneficiadas no país.
Considerando a produção de cerca de 0,10 m
3
de resíduo por tonelada de rocha
beneficiada (FIGUEIREDO et al., 2001), tem-se uma produção de resíduo de 682 mil
m
3
, o que em massa (considerando massa específica do resíduo de 2,7 ton/m
3
)
equivale a aproximadamente 1,8 milhão de toneladas de resíduo em 2007 no Brasil.
Deve ser lembrado que o problema do resíduo gerado na indústria de extração e
beneficiamento de rochas ornamentais não existe apenas no Brasil.
Em Portugal, a produção das lamas na fase de extração das rochas ornamentais
corresponde a, aproximadamente, 0,05m
3
por tonelada de pedra extraída,
considerando a produção de 1998 e a massa específica da lama de 2,7 ton/m
3
,
foram geradas nas pedreiras 259.696 toneladas de lama e na fase de
beneficiamento 347.382 toneladas de resíduo (FIGUEIREDO et al., 2001). Esses
dois valores de geração de lama são somados por Almeida, Branco e Santos (2007),
chegando ao total aproximado de 600.000 toneladas de lama gerada ao ano em
Portugal.
41
Verificou-se com as estimativas de geração de resíduo, a dificuldade de obter dados
atuais confiáveis no Espírito Santo e no Brasil, os quais permearam durante toda a
pesquisa, em virtude de não existirem valores quantitativos reais para trabalhar.
2.4 O resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais e a
sustentabilidade
O conceito do desenvolvimento sustentável é uma abordagem que, visa a satisfazer
às necessidades e aspirações das gerações atuais e futuras, sem comprometer a
possibilidade de as gerações futuras satisfazerem suas necessidades (SIMON e
DEFRIES, 1992).
O modelo proposto de desenvolvimento sustentável implica uma transformação do
atual sistema econômico, considerando que a maioria dos sistemas de produção
material, dominantes no mundo não é sustentável, principalmente quando se
analisam os aspectos legais, econômicos, sociais e ambientais, em relação ao modo
de vida da sociedade contemporânea, que busca a produção e o consumo.
Aliados a isso, o crescimento da população e o processo acelerado de urbanização
que resulta em aumento de volume de resíduos sólidos têm preocupado os
profissionais envolvidos no setor. A preocupação com os resíduos sólidos teve
grande ênfase na Rio-92 – Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e
Desenvolvimento, sendo tratada na Agenda 21
3
(PHILIPPI JR, 1999).
Os resíduos gerados por diferentes processos econômicos são a principal fonte de
degradação ambiental (JOHN, 1996). A indústria de exploração de rochas
ornamentais está inserida nessa problemática e a sustentabilidade do setor envolve,
entre alternativas, a busca pela reciclagem do resíduo gerado, que acaba por ser
impulsionador da própria sustentabilidade do setor. Assim, a reciclagem transforma
uma fonte de despesa em um fonte de faturamento.
Também deve ser ressaltado que o reaproveitamento do resíduo diminui o consumo
3
Constitui um plano de ação para alcançar o desenvolvimento sustentável e propõe ações em nível
global (PHILIPPI JR., 1999, p.21).
42
de recursos naturais, muitas vezes não renováveis, na fabricação de produtos e
elimina a necessidade de armazenar grandes quantidades de resíduos em aterros
industriais. A diminuição do consumo energético com o uso do resíduo, além da
redução do uso de matérias-primas, também é destacada por Queiroz (2005), que
enfatiza ser a proteção ao meio ambiente, um dos desafios da nossa sociedade.
Na prática, a valorização do resíduo é concretizada com a transferência da
tecnologia de reciclagem para o setor industrial para sua produção em escala
comercial. A interatividade e colaboração dos setores envolvidos no processo, tais
como: geradores de resíduo, potenciais consumidores, órgãos responsáveis pela
gestão do ambiente e instituições de pesquisa envolvidas, são fundamentais para
que se alcance a valorização do resíduo, de acordo com Raupp-Pereira (2006).
Entretanto, apesar de existirem várias pesquisas sobre a reciclagem de resíduos,
com resultados relevantes no Brasil, a aplicação prática ainda é pequena, devido à
cultura dos cidadãos e empresários, além do próprio governo, na falta de incentivos.
No processo de reciclagem, deve-se levar em consideração a caracterização física,
química e ambiental do resíduo para que o desenvolvimento dos novos produtos
tenha desempenho técnico adequado, sejam competitivos economicamente e assim
tenham uma maior aceitação por parte dos consumidores.
Portanto, a pesquisa e o desenvolvimento de técnicas para reciclagem de resíduo
são tarefas complexas, que envolvem conhecimentos ambientais, econômicos,
legais e sociais, de ciências de materiais, de saúde, de marketing, além da avaliação
de desempenho do produto (JOHN e ÂNGULO, 2003). O processo de pesquisa da
reciclagem também deve incluir o estudo de caracterização ambiental do produto
fabricado com resíduo, para garantir que este não cause degradação ambiental.
Diante dessa tarefa complexa, foi proposta uma Metodologia para desenvolvimento
de reciclagem de resíduos por John e Ângulo (2003), que segue estas etapas:
etapa 1 – estimativa da geração dos resíduos;
etapa 2 – verificação dos custos associados aos resíduos;
etapa 3 – conhecimento do processo industrial que gera o resíduo;
etapa 4 – estabelecimento do processo de gestão do resíduo;
etapa 5 – caracterização do resíduo; e
43
etapa 6 – seleção dos usos potenciais para os resíduos.
A reciclagem também consta como um dos itens relacionados das diretrizes
referenciais para possíveis desenvolvimentos e oportunidades do setor de rochas no
Brasil apontados por Chiodi Filho, Rodrigues e Artur (2004, p.20, grifo nosso):
● adequação da logística do sistema portuário brasileiro (competitividade no
mercado externo);
● agregação de valor (exportação de produtos finais);
● adequação ambiental (tratamento e aproveitamento de resíduos);
● fortalecimento dos arranjos produtivos mínero industriais (clusters);
● modernização da base industrial de beneficiamento (qualidade de serragem
e polimento); e
● ampliação do consumo per capita (fortalecimento do mercado interno).
John (2000) enfatiza a importância da reciclagem, citada como uma das diretrizes
descritas anteriormente para o desenvolvimento do setor de rochas, por meio da
contribuição ambiental que a reciclagem traz, que é a preservação de recursos
naturais, prolongando a vida útil das reservas naturais e reduzindo a destruição da
paisagem, flora e fauna.
Nesse sentido, chega-se sempre à conclusão de que um dos percursos a ser
adotado na busca do desenvolvimento sustentável do setor de rochas ornamentais é
o tratamento e aproveitamento dos resíduos sólidos gerados na indústria de rochas
ornamentais.
A construção civil apresenta uma grande potencialidade de incorporar os resíduos
por ser a maior consumidora de materiais na economia e por usar os mais diversos
tipos de materiais. Além desses fatores, a construção civil está distribuída em todas
as regiões do país tornando a reciclagem do resíduo como material de construção
uma boa opção de proteção ambiental (JOHN, 1996).
De acordo com CRUZ et al. (2003), pode-se citar fatores facilitadores da reciclagem
na cadeia produtiva da construção civil:
boa parte dos componentes de construção é de produção simples;
44
existe grande possibilidade de uso de grandes volumes de produtos com
resistência mecânica baixa se comparada com outros setores da engenharia;
os diferentes ramos da cadeia produtiva estão presentes em todas as regiões,
o que facilita projetos de simbiose industrial e permite uma reciclagem local.
A indústria de construção civil também é colocada como potencial consumidora de
resíduos reciclados por Sauterey (1978 apud SILVA, 1998), que afirmou ser a
construção civil o ramo da atividade tecnológica, pelo volume de recursos naturais
que consome, mais indicado para absorver rejeitos sólidos, como os das rochas
graníticas ornamentais. A construção civil também é colocada por Lorenzoni (2005)
como potencial consumidora de resíduos.
A reciclagem de resíduos na construção civil é considerada por Cavalcante e Cheriaf
(1996) uma importante ferramenta para fabricação de materiais de baixo custo.
John (2000) também ressalta que a construção civil, além de ser a maior cadeia
produtiva da economia, gera enorme impacto ambiental, consumindo matérias-
primas e gerando resíduos. O setor da construção civil também é colocado por
Sjöström (apud DAL MOLIN, 2005, p. 345), como o maior consumidor individual de
recursos naturais consumidos pela sociedade.
Em razão disso, verifica-se a necessidade de conhecimento das pesquisas
desenvolvidas do uso do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais em
materiais de construção, entre outras áreas, para que sejam colocadas em prática,
além da necessidade de haver uma interação entre todos os segmentos envolvidos,
tais como setor de rochas ornamentais, população, governantes e órgãos
ambientais.
Esses aspectos também são tratados por Reis e Alvarez (2007), que ressaltam
urgente necessidade de tornar reais os importantes resultados oriundos do esforço
científico, que se encontram disponíveis nas bibliotecas acadêmicas das
universidades e nos institutos de pesquisa, e que indicam várias possibilidades de
uso e reciclagem desses resíduos para a sustentabilidade do setor e sua inserção
num ciclo ecológico econômico coerente com os novos tempos.
45
2.5 Aspectos da Legislação Ambiental
A Legislação Brasileira na área ambiental começou a se solidificar a partir da década
de 70. A obrigação do licenciamento ambiental para atividades de mineração
começou a vigorar em 1986. De acordo com Vieira (2004), em 1998 com o
lançamento pela Organização das Nações Unidas (ONU) do conceito do
Desenvolvimento Sustentável, e, na década de 90, com a globalização da economia
e o grande avanço dos meios de comunicação, levou também a uma globalização
dos conceitos ambientais, o que provocou uma evolução das questões ambientais
no setor de rochas ornamentais nas décadas de 80 e 90.
De acordo com Moreira et al. (2005), a problemática ambiental despertou no Brasil
nos últimos anos e as leis de controle ambiental começaram a se tornar mais
severas, além de os órgãos de fiscalização ambiental se tornarem mais eficientes.
Porém, a não-uniformidade nos conceitos aplicados na gestão de resíduos sólidos,
por ser recente o estabelecimento dos procedimentos pelos órgãos do governo no
Brasil, causa confusão aos interessados (QUEIROZ, 2005).
O Quadro 2.1 apresenta um resumo da legislação ambiental vigente aplicável ao
setor de rochas ornamentais e à questão do resíduo gerado. E o Quadro 2.2
apresenta as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),
aplicáveis ao resíduo.
46
IDENTIFICAÇÃO
CONTEÚDO
RESOLUÇÕES CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
Resolução CONAMA nº 1, de 23/01/1986
Critérios básicos e diretrizes gerais para a avaliação
de impacto ambiental
Resolução CONAMA nº 10, de 14/12/1988
Regulamento das Áreas de Proteção Ambiental -
APA’s
Resolução CONAMA nº 9, de 06/12/1990
Normas específicas para licenciamento ambiental de
extração mineral,classes I, III, IV, V,VI,VII,VIII e IX
Resolução CONAMA nº 10, de 06/12/1990
Normas específicas para licenciamento ambiental de
extração mineral, classe II
Resolução CONAMA nº 237, de 19/12/1997
Revisão e complementação dos procedimentos e
critérios utilizados para o licenciamento ambiental,
estudo de impacto ambiental, relatório de impacto
ambiental
Resolução CONAMA nº 313, de 29/10/2002
Inventário Nacional de Resíduos Sólidos Industriais
LEGISLAÇÃO FEDERAL - BRASIL
Decreto-Lei nº. 227 de 28/02/1967
Dá nova redação ao Decreto-Lei n°1985, de 29 de
janeiro de 1940 Código de Mineração
Lei nº. 9314 de 14/11/1996
Reformula o Código de Mineração (Decreto-Lei nº.
227 de 28/02/1967)
Portaria nº 518 de março de 2004
Padrões de Potabilidade (usada para monitoramento
de água subterrânea em área de depósito irregular
de resíduos, por não haver legislação específica).
LEGISLAÇÃO ESTADUAL – ESPÍRITO SANTO
Lei nº. 4636/1992
Recirculação de água nas empresas de
beneficiamento de rochas ornamentais
CONREMA - Conselho Nacional do Meio
Ambiente IV nº. 007/2000
Soluções para o Controle Ambiental dos resíduos
gerados pelas empresas de beneficiamento de
rochas ornamentais.
Instrução Normativa do Instituto Estadual
de Meio Ambiente-ES (IEMA)-ES
4
nº 19 de
17 de agosto de 2005
Definição de procedimentos de licenciamento de
atividades de beneficiamento de rochas
ornamentais, tais como, gerenciamento dos
efluentes líquidos e dos resíduos sólidos.
Quadro 2.1 - Legislação relacionada ao resíduo
4
IEMA – órgão que executa, fiscaliza e controla atividades que possam poluir e/ou degradar o meio
ambiente, e implementa política de gestão dos recursos hídricos e naturais (IEMA, [acesso em 2008]).
47
IDENTIFICAÇÃO
CONTEÚDO
NBR 11174/1990 - Armazenamento de
resíduos classes II - não inertes e III - inertes
Procedimento
Fixa as condições exigíveis para obtenção das
condições mínimas necessárias ao armazenamento
de resíduos classes II - não-inertes e III - inertes, de
forma a proteger a saúde pública e o meio ambiente
NBR 12988/1993 - Líquidos livres -
Verificação em amostra de resíduos – Método
de ensaio
Prescreve método para a verificação da presença
de líquidos livres numa amostra representativa de
resíduos
NBR 13896/1997- Aterros de resíduos não
perigosos – Critérios para projeto,
implantação e operação - Procedimento
Fixa condições mínimas exigíveis para projeto,
implantação e operação de aterros de resíduos não
perigosos, de forma a proteger adequadamente as
coleções hídricas superficiais e subterrâneas
próximas, bem como os operadores destas
instalações e populações vizinhas
NBR 13030/1999 - Elaboração e
apresentação de projeto de reabilitação de
áreas degradadas pela mineração
Fixa diretrizes para elaboração e apresentação de
projeto de reabilitação de áreas degradadas pelas
atividades de mineração, visando à obtenção de
subsídios técnicos que possibilitem a manutenção
e/ou melhoria da qualidade ambiental,
independente da fase de instalação do projeto
NBR 13221/2000
Transporte terrestre de Resíduos
NBR 10004/2004
Resíduos sólidos – Classificação
NBR 10005/2004
Procedimento para obtenção de extrato lixiviado de
resíduos sólidos
NBR 10006/2004
Procedimento para obtenção de extrato solubilizado
de resíduos sólidos.
NBR 10007/2004
Amostragem de resíduos sólidos
NBR 13028/2006 – Mineração - Elaboração e
apresentação de projeto de barragens para
disposição de rejeitos, contenção de
sedimentos e reservação de água
Especifica os requisitos mínimos para elaboração e
apresentação de projeto de barragens para
disposição de rejeitos de beneficiamento,
contenção de sedimentos e reservação de água,
em mineração, visando atender às condições de
segurança, operacionalidade, economicidade e
desativação, minimizando os impactos ao meio
ambiente
NBR 15495-1/2007
Poços de monitoramento de águas subterrâneas
em aqüíferos granulares – Parte I: Projeto e
construção
Quadro 2.2 - Normas relacionadas ao resíduo
De acordo com a Instrução Normativa nº19 do IEMA, a empresa geradora do
resíduo é responsável pela segregação dele, visando o seu reaproveitamento. E não
é permitida a deposição dos resíduos sólidos no solo sem os devidos controles de
prevenção à degradação e à poluição hídrica, atmosférica e do solo. Ainda de
acordo com a essa Instrução Normativa, os aterros para onde se destinam os
resíduos devem ser licenciados no órgão ambiental competente.
48
A alternativa da reciclagem do resíduo traz a vantagem de fazer cessar a
responsabilidade das empresas geradoras diretamente sobre eles. Isso não ocorre
quando os materiais vão para os aterros industriais, situação em que a co-
responsabilidade se perpetua (MELLO et al., 2006).
As Figuras 2.14 e 2.15 apresentam o lay out básico e o perfil típico do aterro de
resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) elaborado pelo IEMA-ES,
que aponta diretrizes técnicas do aterro.
Figura 2.14 – Lay out básico do aterro de RBRO
Fonte: CARTILHA - Diretrizes técnicas para aterro de lama abrasiva, [2007?]
5
.
Figura 2.15 - Perfil típico de aterro de RBRO
Fonte: CARTILHA - Diretrizes técnicas para aterro de lama abrasiva, [2007?].
5
Data provável (NBR 6023/2002, p.17).
49
2.6 Revisão bibliográfica dos estudos da utilização do resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais
Por meio da revisão bibliográfica, verificaram-se várias aplicações para o resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais, principalmente em indústria cerâmica e na
construção civil. Apesar de haver um grande número de pesquisas no Brasil, poucos
estudos acadêmicos se tornaram inovações tecnológicas, ou seja, a utilização
propriamente dita do resíduo ainda é pequena.
2.6.1 Estudos realizados do aproveitamento em argamassas cimentícias
No estudo de Freire e Motta (1995), que realizou uma caracterização preliminar do
resíduo de granito e analisou alternativas para seu aproveitamento, foi constatado
que ele, por apresentar fina granulometria e composição química com a presença de
óxidos, tais como SiO
2
, CaO, Al
2
O
3
, MgO, Fe
2
O
3
, K
2
O e NaO, é compatível com o
uso em argamassas na construção civil, entre outras aplicações enumeradas.
Calmon et al. (1997a) empregaram o resíduo do beneficiamento das rochas
ornamentais em argamassas de assentamento com dosagens em volume 1:2:8 e
1:1:6 (cimento:cal:areia), substituindo-se a cal por 25%, 50%, 75% e 100% de
resíduo em massa. A consistência das argamassas foi mantida em 255±10mm. A
exsudação foi maior nas dosagens 1:1:6, que possuem relação cal/cimento menor.
Isso pode prejudicar a trabalhabilidade, pois a cal diminui a exsudação das
argamassas (TRISTÃO, 1995). A absorção por imersão, absorção por capilaridade,
permeabilidade e o índice de vazios diminuíram enquanto a retenção ficou acima de
80% e a massa específica aumentou nas argamassas com adição de resíduo, o que
pode ser explicado pelo efeito ―fíler‖ que o resíduo provoca. As resistências à
compressão axial e à tração por compressão diametral elevaram-se com o aumento
do teor do resíduo. O uso do resíduo mostrou-se viável substituindo a cal em 100%.
Os estudos de Calmon et al. (1997a), foram complementados por Calmon et al.
(1997b), verificando-se que os resultados dos ensaios das propriedades das
argamassas no estado endurecido, nas idades de 63 e 91 dias, não apresentaram
variações significativas em relação aos resultados obtidos aos 28 dias.
50
Em Moura et al. (2002), o resíduo substituiu o agregado miúdo da argamassa de
revestimento. Foram produzidas argamassas na dosagem 1:6 (cimento:areia) em
massa, com substituições de 5% e 10% da massa de areia por resíduo. A
consistência foi mantida em 260±10mm. A resistência à compressão das
argamassas com resíduo foi medida aos 3, 7 e 28 dias e se apresentou maior do
que a resistência da argamassa de referência com melhores resultados quando a
substituição foi de 10%.
Carvalho et al. (2002, 2003) estudaram o uso do resíduo gerado no corte do gnaisse
milonitizado
6
, em argamassas industriais comum e colante, em substituição ao
calcário. As resistências à compressão aos 3, 7 e 28 dias aumentaram, sendo aos
28 dias 5% superior à resistência da argamassa usada como referência. Também foi
estudada a possibilidade de uso do resíduo em até 40% em volume, na formulação
de borrachas, que resultou em redução da resistência à tração.
Cruz et al. (2003) também substituíram o agregado miúdo das argamassas pelo
resíduo. A dosagem das argamassas foi 1:3 (cimento:areia) em massa. As
porcentagens de substituição de areia por resíduo foram de 5%, 10%, 15% e 20%
(em volume), baseando-se em Moura et al. (2002). A resistência à compressão axial
das argamassas se elevou com a inserção do resíduo com melhores resultados para
15% a 20% de substituição de resíduo. Já os módulos de elasticidade se elevaram
nas argamassas com teor de resíduo de até 15%.
Tenório (2004) e Tenório et al. (2005) estudaram o uso do resíduo do polimento e
corte de granito nas argamassas, substituindo cimento e areia, nos teores de 5% e
10% em volume. Foram adotadas dosagem 1:3 (cimento:areia), em massa, e
consistência de 255±10mm. A resistência à compressão e o módulo de elasticidade
nas argamassas com resíduo substituindo a areia aumentaram com o aumento do
teor de resíduo com melhor resultado para a substituição de 10% da areia por
resíduo. Já nas argamassas com substituição de cimento por resíduo, houve queda
da resistência e o módulo de elasticidade apresentou ligeiro aumento com 10% de
substituição de resíduo em relação à argamassa de referência. Pode-se concluir que
o resíduo agiu como fíler nas argamassas.
6
Rocha ornamental conhecida como "pedra miracema" e "pedra madeira" encontrada na região de
Santo Antônio de Pádua – Rio de Janeiro – BR.
51
Reis e Tristão (2007) realizaram uma revisão dos estudos sobre o uso do resíduo
em argamassas cimentícias no Brasil, e as conclusões sobre a influência do resíduo
nas propriedades das argamassas no estado fresco, foram: a confirmação do efeito
―fíler‖ promovido pelo resíduo, contribuindo para melhorar a densidade e diminuir a
porosidade. A consistência das argamassas com resíduo se situou dentro dos limites
das normas, havendo para isso, em alguns casos, a adição de água. Não houve
mudança significativa na retenção de água. E, nas propriedades das argamassas no
estado endurecido, aumentaram a resistência à compressão e o módulo de
deformação. Esse aumento do módulo de deformação deve ser analisado para não
provocar fissuração. Foi ressaltado também que devem ser feitos estudos quanto à
aderência, retração e durabilidade das argamassas com resíduo, para confirmação
da viabilidade técnica do uso dele em argamassas cimentícias.
2.6.2 Estudos realizados do aproveitamento em materiais cerâmicos
Os constituintes usados na matéria-prima da indústria cerâmica tradicional (massas
cerâmicas) são de natureza heterogênea, constituídas de materiais plásticos e não-
plásticos, com grande número de composições, o que permite inserir resíduos de
diferentes processos industriais. O resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais adicionado às massas cerâmicas, provoca a redução da plasticidade e
pode atuar como agente formador da fase vítrea, preenchendo os poros do material.
Neves et al. (1999) usaram o resíduo de beneficiadoras de granito na confecção de
tijolos cerâmicos. Os resíduos foram misturados com 40%, 50% e 60% de argila,
prensados manualmente e queimados. Os resultados revelaram que a mistura de
50% de resíduo com 50% de argila conduziu aos melhores valores de absorção e de
porosidade aparente e ao aumento de resistência à compressão. A granulometria do
resíduo foi considerada como adequada para uso em massas cerâmicas. Foi
recomendado o teor de 40% de argila e 60% de resíduo e temperatura de 1100°C na
confecção dos tijolos cerâmicos.
Dando continuidade a pesquisa de Neves et al. (1999), Neves et al. (2000)
estudaram o uso do resíduo do beneficiamento de granito na composição de pisos e
revestimentos cerâmicos. As amostras foram queimadas a 1000ºC, 1100ºC, 1150ºC
e 1200ºC. Foram verificadas: absorção de água, tensão de ruptura à flexão e
52
retração linear, chegando-se à conclusão de que os corpos cerâmicos contendo
resíduo apresentaram comportamento típico de grês-cerâmico semiporoso após
queima à 1150ºC, e se comportaram como semigrês cerâmico após 1200ºC.
Pontes e Stellin Júnior (2001, 2005) e Almeida e Pontes (2001) estudaram a
viabilidade técnica de remoção do Ferro (Fe) contido no resíduo das serrarias de
rochas ornamentais e verificaram seu uso, para fins mais nobres, na construção civil
e na indústria cerâmica. Foram realizados ensaios de separação magnética do
Ferro. A partir daí, formaram-se amostras de resíduo com diferentes teores de Ferro.
Foram feitos blocos estruturais com resíduo, substituindo a areia em 10%, o que fez
aumentar a resistência à compressão. Sem o Ferro no resíduo, ele pode substituir a
argila na fabricação da cerâmica em até 30% para diminuir a plasticidade.
Nunes et al. (2002) estudaram o uso do resíduo do beneficiamento de granito em
revestimento cerâmico, usando a mesma metodologia de Neves et al. (2000). Foram
estudados os comportamentos da massa cerâmica com resíduo em teores, de 15%
a 41%, e à temperaturas de 1050ºC, 1100ºC e 1150ºC. Os resultados apresentaram
comportamentos típicos de material cerâmico: poroso, semiporoso e grês.
Neves (2002) estudou o uso do resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais
em cerâmica vermelha, revestimentos cerâmicos e grês sanitário em substituição ao
quartzo, feldspato e pegmatitos. Foram feitas massas cerâmicas com argila e
resíduo nos teores de 20% a 60%, queimadas à 800°C, 900°C e 1000°C. Todas
massas cerâmicas com até 40% de resíduo apresentaram potencial de uso em
cerâmica vermelha. Para blocos maciços e furados, o teor máximo de resíduo foi de
55%, e para as telhas, foi de 40%.
Na pesquisa de Menezes et al. (2002a), foi avaliado o uso do resíduo da serragem
de granitos na produção de blocos e revestimentos cerâmicos. As misturas foram
compostas de argila vermelha e resíduo nos teores de 20% a 60% em massa. Já,
nas misturas para revestimento, o teor de resíduo variou de 15% a 40%. A adição do
resíduo nos blocos provocou elevação na absorção de água e redução na
resistência à compressão. Porém as massas cerâmicas com teores de até 50% de
resíduo atenderam à norma. Já as massas cerâmicas para revestimento se situaram
53
nos grupos BI, BIIb, BIIa e BIII
7
, dependendo da temperatura de queima.
Menezes et al. (2002b) e Menezes et al. (2005) avaliaram o uso do resíduo de
serragem de granito na produção de blocos cerâmicos. E, nos estudos de Nunes et
al. (2003a), o objetivo foi usar o resíduo do beneficiamento de mármores e granitos
em revestimentos cerâmicos, ambos trabalhos seguiram a metodologia de Menezes
et al. (2002a). Em Menezes et al. (2002b) e Menezes et al. (2005), as composições
com até 55% de resíduo obtiveram valores de absorção de água dentro do limite
especificado para blocos (8% a 25%). A resistência à compressão atendeu a norma.
Já, em Nunes et al. (2003a), os corpos cerâmicos com resíduo e sinterizados a
1150°C classificaram-se como: semigrês, material poroso e semiporoso.
Carvalho et al. (2002, 2003) estudaram o uso do resíduo das serrarias de gnaisse
milonitizado na confecção de tijolos queimados à 1050ºC e 1200ºC. A adição do
resíduo foi feita nos teores de 10%, 20% e 30% em relação à quantidade de
feldspato usado nos tijolos. A adição permitiu a redução de cerca de 25% da perda
ao fogo da cerâmica, além de diminuir a retração linear dela. O uso do resíduo
também foi testado na fabricação de telhas vermelhas e, o teor de 30% do resíduo
na massa cerâmica, fez diminuir a plasticidade, evitando retração, o que reduziu a
quantidade de água na moldagem por extrusão das peças. À temperatura de
1100ºC, o resíduo fez aumentar a resistência mecânica do produto final.
Em Nunes et al. (2003b), o resíduo do beneficiamento de granito foi usado em
revestimento cerâmico, obtido através de laminação. Foi verificado que a 1150°C
ocorreu o menor valor de absorção de água e o valor máximo de tensão de ruptura à
flexão, devido aos altos teores de fundentes contidos no resíduo. As placas
cerâmicas classificaram-se em material poroso (grupo BIII).
Xavier et al. (2003) vislumbraram, por meio do Planejamento Experimental Fatorial, a
melhoria dos ensaios físico-mecânicos das misturas de resíduo do corte de granito
na massa cerâmica vermelha moldada por prensagem. Foram preparadas misturas
argilosas com vários teores de resíduo, foram queimadas e ensaiadas. A partir do
tratamento estatístico, concluiu-se que o uso de 5% de resíduo a 950°C produziu
peças cerâmicas de baixa absorção de água, menor variação das dimensões
7
Grupos de classificação de revestimentos cerâmicos produzidos por prensagem de acordo com o
grau de absorção de água (NBR13818/1997).
54
lineares e menor peso.
O uso do resíduo de serragem de granito, como adição na fabricação de cerâmica
vermelha, foi proposto por Moreira et al. (2003). Foram preparadas misturas
argilosas com 5% e 10%, em massa, de resíduo. A queima ocorreu a 850°C a
1150°C. Foi observado que a retração linear teve um leve decréscimo nas misturas
com o resíduo. Já a absorção de água atendeu à norma,. e a tensão de ruptura à
flexão apresentou tendência de queda. Por isso, foi sugerido evitar inserção de
quantidades excessivas de resíduo nos corpos cerâmicos.
Vieira, Peçanha e Monteiro (2003) estudaram a adição de resíduo da serragem de
granito na massa cerâmica usada para fabricação de telhas. Foram feitas massas
cerâmicas com argila e resíduo nos teores de 20%, 30% e 40% em massa. Houve
diminuição da retração linear com a adição do resíduo. O valor de absorção de água
foi atendido para temperaturas superiores a 1000°C. Nas misturas com 40% de
resíduo, foram obtidos melhores valores de absorção de água e resistência
mecânica, na faixa de temperatura de 850°C a 1000°C.
Vieira (2004) estudou a influência da adição do resíduo do polimento de mármore e
granito nas propriedades de corpos cerâmicos. Foram feitas misturas com argila e
resíduo nos teores de 0% a 50% em massa. A adição do resíduo proporcionou um
pequeno aumento na porosidade e na absorção de água, porém dentro dos limites
aceitáveis. O aumento do teor de resíduo contribuiu para a redução da retração
linear. Já à resistência à flexão diminuiu para massas cerâmicas a 950°C e 1050°C.
E a 1100°C e 1150°C, a redução da resistência foi atenuada. Pode-se concluir que o
resíduo não foi prejudicial à massa cerâmica formada.
Mothé Filho, Polivanov e Mothé (2005) caracterizaram o resíduo de beneficiamento
de mármore e granito e concluíram e por meio dos resultados, confirmaram o
potencial de uso do resíduo em material cerâmico.
Silva et al. (2005) estudaram o efeito da incorporação do resíduo do beneficiamento
das rochas ornamentais em misturas argilosas. Foram feitas misturas com argila e
resíduo nos teores de 10% a 50% em massa, que foram sinterizadas a 950ºC e
1150ºC. Verificou-se que para todas as temperaturas de queima, a massa específica
e a absorção de água atenderam a norma, e a tensão de ruptura foi a máxima para
30% de resíduo. A resistência mecânica diminuiu com o aumento do teor de resíduo
55
até 1100ºC. Foi possível adicionar 30% de resíduo na massa cerâmica.
Segadães, Carvalho e Acchar (2005) verificaram o uso do resíduo de corte de
mármore e granito na confecção de ladrilhos cerâmicos de piso. Foram
confeccionadas misturas com resíduo no teor de até 30% em massa. As misturas
foram prensadas e sinterizadas a 1100°C a 1150°C. Os resultados obtidos nos
ensaios, tais como a retração de queima, a absorção de água e a resistência
mecânica, melhoraram, evidenciando a possibilidade de usar temperaturas mais
baixas de queima para os produtos cerâmicos analisados.
O resíduo do corte de gnaisse milonitizado foi estudado como adição em cerâmica
vermelha por Moreira et al. (2005). As misturas cerâmicas foram preparadas com
adição de até 20% de resíduo. De acordo com os resultados, as misturas cerâmicas
sinterizadas contendo resíduo apresentaram melhoria nas propriedades.
Acchar, Vieira e Hotza (2006), estudaram o comportamento de materiais argilosos
com incorporação de resíduo de mármore e granito. O resíduo promoveu melhoria
na absorção de água, na densidade e na resistência à flexão nas temperaturas de
sinterização estudadas. Foi concluído que o resíduo, em até 50% em massa, pode
ser incorporado em materiais argilosos.
De Mello (2006a, 2006b) vislumbrou o uso do resíduo do acabamento e manufatura
de granito em cerâmica vermelha. Foram preparadas massas de argilito com resíduo
nos teores de 0%, 8%, 16%, 24%, 32% e 40%. Os valores encontrados de absorção
de água, porosidade e massa específica aparente foram mais altos que os da
mistura sem adição de resíduo, porém atenderam a norma. Foi confirmada a
possibilidade da adição de até 40% de resíduo em massas cerâmicas vermelhas.
Fernandes, Araújo e Dantas (2006) estudaram o uso do resíduo de rochas
ornamentais na produção de cerâmica branca. Foram feitas misturas com argila e
resíduo nos teores de 5%, 10%, 15% em massa, que foram prensadas e
sinterizadas a 950°C e 1150°C. Os resultados mostraram que a retração linear, a
absorção de água, a porosidade e a densidade diminuíram com o aumento do teor
de resíduo. Foi verificado o potencial de uso do resíduo em cerâmica branca.
Ribeiro et al. (2007) estudaram o uso de resíduo de granito em massas cerâmicas
para revestimento por meio da análise da absorção de água e da retração de
queima. Foram desenvolvidas composições com o máximo de teor de resíduo e feita
56
otimização das propriedades analisadas. Nas composições com argila e resíduo de
granito, em até 20%, obteve-se baixa absorção de água e retração de queima.
Acchar e Dantas (2007) vislumbraram o uso do resíduo de granito para a melhoria
das propriedades dos produtos argilosos. Foram analisadas a variação da
porosidade e a absorção de água em massas cerâmicas contendo argila e resíduo
de granito nos teores em massa de 10% a 50%. Com o aumento do teor de resíduo
aliado ao aumento da temperatura de sinterização, diminuíram porosidade e
absorção de água; e houve aumento da tensão de ruptura à flexão. Foi demonstrada
a viabilidade de adicionar o resíduo em altos teores nas massas argilosas.
Raupp-Pereira et al. (2007) descreveram estudos feitos com vários resíduos
baseados no sistema SiO
2
Al
2
O
3
CaO, entre eles, a lama gerada no processo de
corte do mármore. Foram feitas formulações com o resíduo e verificados o
comportamento plástico e o de extrusão dos corpos cerâmicos. Os resultados
demonstraram que a combinação dos resíduos estudados em materiais cerâmicos
feitos com técnicas convencionais de extrusão é bastante promissora.
Mothé Filho (2007) pesquisou a adição de resíduo da indústria de mármore e granito
na confecção de tijolos cerâmicos estruturais. O teor de resíduo variou de 5% a 30%
(em massa) na massa cerâmica, queimada nas temperaturas de 800°C a 1125°C. A
absorção de água, a densidade e a porosidade aparentes, e a resistência à
compressão dos tijolos mostraram que é possível a adição de resíduo em até 30%.
2.6.3 Estudos realizados do aproveitamento em porcelanas
Sabendo da viabilidade técnica do uso de resíduo do beneficiamento de rochas
ornamentais em cerâmica, alguns pesquisadores procuraram estudar a inserção do
resíduo em produtos de porcelana. Porém, na literatura, há poucas informações do
comportamento do uso do resíduo de granito para esse fim (TORRES et al., 2004).
Crespo e Rincon (2001) estudaram a adição do resíduo em formulações de
porcelanato, que é um material não-poroso, compacto e não completamente vítreo.
O porcelanato é obtido por meio da mistura de argilas cauliníticas, feldspatos e
quartzo. Foram feitas misturas com resíduo de granito, e analisadas as propriedades
físicas e mecânicas. Por meio das curvas de sinterização, observou-se que a adição
57
do resíduo na pasta convencional implicou melhoria no processo de queima
principalmente na absorção de água. Já à retração linear aumentou com o aumento
da temperatura e depois estabilizou. Os valores de densidade e microdureza dos
corpos formados ficaram bem próximos dos valores do porcelanato convencional.
Comparou-se o módulo de elasticidade ao dos produtos vítreo-cerâmicos. Com base
nos resultados obtidos, foi considerado viável o uso do resíduo em porcelanato.
Assim como o porcelanato, o ladrilho de porcelana tem de satisfazer rígidos padrões
de qualidade, que dependem da alta qualidade das matérias-primas e da otimização
no processo de fabricação.
Em Torres et al. (2004), o resíduo de granito na forma de lama, obtida da indústria
de corte de granito, foi incorporado em formulações de ladrilhos de porcelana, para
substituir o feldspato. Foi avaliada a influência da lama de granito no mecanismo de
transformação de fase da formação da porcelana. Apesar do objetivo inicial ter sido
a substituição do feldspato pelo resíduo, os melhores resultados foram alcançados
quando ambos, o feldspato e o resíduo, estavam presentes. Na densidade, retração
e plasticidade dos materiais durante a produção, a incorporação do resíduo teve
efeito desprezível. Em contrapartida, a presença do resíduo diminuiu
consideravelmente a absorção de água e aumentou a resistência mecânica,
comparando com a porcelana comercial.
2.6.4 Estudos realizados do aproveitamento em tijolos de solo-cimento e
tijolos de sílica-cal
Calmon et al. (1998) e Silva (1998) estudaram o uso do resíduo de corte de granito
na produção de tijolos de solo-cimento. Foi feita a dosagem 1:14 (cimento:barro), em
volume, sendo acrescentado 10%, 30%, 50% e 70% de resíduo em relação à massa
de solo usado. Os resultados comprovaram que, com o aumento no teor de resíduo,
a resistência à compressão dos tijolos diminuiu (porém atendeu aos valores da
norma) e a absorção de água não apresentou variação. Concluiu-se que a adição de
50% atende todas as propriedades analisadas. Foi feita a caracterização ambiental
do tijolo com resíduo, que apontou não haver risco de contaminação ambiental.
58
No trabalho de Souza Filho (2005), foram pesquisados resíduos de siderurgia e o
resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais na produção de tijolos prensados.
O resíduo em questão entrou na formulação do tijolo, substituindo a cal. Os valores
de resistência à compressão encontrados foram superiores aos encontrados na
literatura. A absorção de água atendeu aos limites de norma. A durabilidade dos
tijolos (parâmetro não normalizado) foi avaliada com base no método de ensaio
aplicado a paredes monolíticas de solo-cimento, e os resultados atenderam à norma.
Araújo et al. (2002) avaliaram o uso do resíduo de corte de granito na produção de
tijolos de sílica-cal. Foram feitas composições de areia e resíduo nos teores de 0%,
a 100% em relação a massa de areia. A essas composições foi adicionada a cal, nos
teores de 8% a 16%. Verificou-se que o comportamento mecânico melhorou com o
aumento do teor de resíduo. A composição de proporção 60% de resíduo e 40% de
areia e com 16% de cal, obteve o maior valor de resistência à compressão, o que
possibilitou o uso do resíduo. Já no caso da proporção de 100% de resíduo houve
rompimento dos corpos-de-prova após autoclavagem.
Miranda, Bacarji e Ferreira (2007), estudaram a aplicação de resíduo de
beneficiamento de mármore e granito em tijolos de solo-cimento produzidos em
prensa manual. O resíduo foi adicionado nos teores 0%, 10%, 15% e 30% e o
cimento, nos teores 5%, 10% e 15%, em massa. Nos tijolos com resíduo e teor de
cimento de 10% e 15%, os valores de absorção de água e de resistência à
compressão atenderam a norma, já nos tijolos com 5% de cimento não. Verificou-se
que o resíduo pode diminuir o consumo de cimento nos tijolos de solo-cimento.
2.6.5 Estudos realizados do aproveitamento em elementos de concreto
Sobrinho et al. (1999) usaram o resíduo das rochas graníticas, substituindo
parcialmente a areia, na produção de blocos não-estruturais de argamassa. Foi feita
a dosagem 1:6, em volume, com resíduo nos teores 20%, 35%, 50% e 70% em parte
por volume, de agregado na composição da argamassa. Nos resultados, verificou-se
que a absorção de água aumentou com o aumento do teor de resíduo, ficando na
faixa estabelecida de 20% a 22%. Houve pequeno aumento no índice de vazios,
porosidade e diminuição da massa específica quando se aumentou o teor de
resíduo. As resistências à compressão não atenderam a norma. Assim, concluiu-se
59
que os blocos com resíduo apresentaram propriedades inferiores às especificadas.
Pontes e Stellin Júnior (2001) produziram blocos estruturais de concreto, com o
resíduo substituindo a areia em 10%, tendo aumentado significativamente a
resistência à compressão. Os autores recomendaram a substituição de 50% e a
realização de novos testes.
Fajardo (2005) estudou o uso de resíduo de corte de granito em elementos
construtivos estruturais. Foram feitas misturas que continham resíduo, solo e
cimento e misturas com cal e resíduo, nas dosagens de 1:2 a 1:4 (cal:resíduo) em
massa. Verificou-se que, nas misturas com resíduo, houve melhoria de resistência
mecânica devido à finura do resíduo, que agiu como um fíler.
Em Moura et al. (2006a), o objetivo foi usar o resíduo da serragem das rochas
ornamentais para confecção de blocos de argamassa para alvenaria de vedação. Os
teores de substituição do cimento por resíduo foram 5%, 10% e 15%, em massa. Foi
feita dosagem 1:8 (cimento:agregados) em massa. Nos blocos confeccionados, as
resistências à compressão analisadas atenderam à norma. Os teores de substituição
de cimento por resíduo de 10% e de 15% foram os mais vantajosos.
Moura et al. (2006b) estudaram a produção de pisos intertravados com uso do
resíduo de serragem de rochas ornamentais. A metodologia adotada seguiu a
mesma de Moura et al. (2006a). A dosagem foi 1:4 (cimento:agregados) em massa,
com o resíduo substituindo o cimento nos teores de 5%, 10% e 15% em massa.
Considerando os resultados, os pisos produzidos com teores de resíduo de 10% e
15% apresentaram melhor desempenho da resistência à compressão. Os autores
atribuíram o bom comportamento do resíduo ao seu efeito fíler.
O uso de resíduo de serragem de granito na produção de bloco de concreto simples
para vedação foi estudado por Coelho e Furtado (2006). Foram feitas dosagens em
volume com resíduo substituindo 33% do pó de pedra, com o resíduo substituindo o
pó de pedra em 50% e o cimento em 10%, e com o resíduo substituindo o pó de
pedra em 100% e o cimento em 33%. Os resultados mostraram que na dosagem
com o resíduo, substituindo 100% do pó de pedra e 33% de cimento, a resistência à
compressão atendeu a normalização. Quanto à absorção de água, esta foi atendida
para todas as dosagens estudadas contendo resíduo.
60
2.6.6 Estudos realizados do aproveitamento em concreto
Gonçalves (2000) e Gonçalves et al. (2002) estudaram o aproveitamento do resíduo
de corte de granito como adição na confecção de concreto, em teores de 10% e
20%, em relação à massa de cimento. Os resultados alcançados foram: incremento
na coesão e na consistência e diminuição na exsudação. O desempenho da
resistência à compressão axial melhorou e o desempenho da resistência à tração
por compressão diametral, nos concretos com 10% de resíduo, também melhorou. O
resíduo no concreto produziu o chamado effect packing
8
e confirmou a viabilidade
técnica de seu uso em concreto no teor de 10%.
Lameiras (2004) vislumbrou o uso do resíduo de beneficiamento de chapas de
granito em concreto. Nos concretos com resíduo, houve aumento da demanda de
água para a manutenção da consistência. O resíduo não interferiu nos módulos de
elasticidade dos concretos. Em relação à resistência à compressão, com o resíduo
substituindo o cimento em 10%, houve perda de resistência na ordem de 9% e 15%.
Já a substituição de parte do agregado miúdo ocasionou aumento da resistência à
compressão do concreto, chegando a ganhos de até 26%, no caso dos concretos
com relação a/c igual a 0,65 e 30% de substituição do agregado pelo resíduo.
Segundo Calmon et al. (2005), o concreto auto-adensável (CAA) tem capacidade de
preencher completamente espaços somente sob a ação do próprio peso, sem auxílio
de vibração. O CAA necessita de componentes capazes de garantir alta fluidez e
moderada coesão; tais como o aditivo superplastificante, os aditivos modificadores
de viscosidade e/ou adições minerais. Daí surge a importância de se estudar a
inserção do resíduo de rochas ornamentais como uma adição mineral no CAA.
Em Lisboa et al. (2004) e Lisboa (2004), foi estudado o uso do resíduo de corte de
mármore e granito como adição mineral em concreto auto-adensável (CAA). Foram
estudadas dosagens para a argamassa. Foram verificados: comportamento de fluxo,
resistência à compressão e módulo de elasticidade. Foi produzido CAA com 50% de
resíduo, em relação à massa de cimento. Observou-se que o resíduo ajudou a
argamassa e a pasta a conseguirem alta fluidez, que é característica do CAA.
8
Efeito de empacotamento da matriz do concreto.
61
Barros e Gomes (2005) usaram o resíduo da indústria do corte e beneficiamento de
mármore e granito em concreto auto-adensável (CAA), como uma alternativa para
produção de elementos pré-moldados, tendo como referências os trabalhos de
Lameiras (2004) e Lisboa (2004). No concreto fresco, foram analisadas as
propriedades de fluxo e, no estado endurecido, foram determinados a resistência
mecânica à compressão e à tração e o módulo de elasticidade, nas idades de 3, 7 e
28 dias. Os resultados foram satisfatórios e o teor de resíduo adicionado foi de 50%
em relação à massa de cimento.
Calmon et al. (2005) avaliaram o uso do resíduo de serragem de rochas ornamentais
em concreto auto-adensável de alta resistência (CAA-AR). O teor de resíduo, usado
como fíler, atingiu 44% em relação à massa de cimento. Foram realizados ensaios
do espalhamento da pasta com o cone de Abrams e de resistência à compressão.
Verificou-se com os resultados que o resíduo, graças a sua finura e suas
propriedades físicas e químicas, é uma excelente adição mineral para o CAA-AR.
Cavalcanti (2006) estudou as propriedades do CAA com adição do resíduo de
serragem de mármore e granito, dando continuidade ao trabalho de Lisboa (2004).
Nos concretos produzidos com 50% de resíduo, em relação à massa de cimento,
foram analisadas as propriedades de fluxo das pastas e as propriedades do concreto
endurecido. O resíduo foi usado em duas granulometrias: material passante na
peneira com malha de abertura de 300μm e material passante na peneira com
malha de abertura de 600μm. O resíduo passante na peneira 300μm apresentou
melhores resultados nas propriedades de auto-adensabilidade do CAA obtido, em
relação às do resíduo passante na peneira 600μm. O CAA com resíduo passante na
peneira 300μm teve comportamento similar ao CAA com resíduo passante na
peneira 600μm. A resistência à compressão e o módulo de deformação estático dos
CAAs com resíduo foram maiores do que os encontrados no concreto convencional.
Quebaud e Gomes (2006) verificaram a influência do uso do resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais (pó de mármore) como adição mineral em
argamassas e concretos. Nos concretos e nas argamassas com dosagem 1:3, em
massa, o resíduo foi adicionado nos teores de 10% a 50%, em relação à massa de
cimento. Nas argamassas, foi verificado que a consistência diminuiu e a massa
específica aumentou. E nos teores de 30% a 50% de resíduo foram obtidos os
melhores resultados. A resistência à compressão das argamassas se elevou com
62
teor de resíduo de até 40%. O resultado nos concretos produzidos proporcionou
acréscimo na resistência para todos os teores de resíduo.
Moura, C. et al. (2006) avaliaram o desempenho do resíduo de serragem de
mármores e granitos na produção de CAA. Foram feitas três dosagens em massa de
1:3, 1:4,5 e 1:6. Foram produzidos CAA com o resíduo no teor de 30% de
substituição de areia, CAA com fíler calcário (usado como referência), além de um
concreto convencional. A resistência à compressão aos 7 dias foi maior nas três
dosagens 1:3, 1:4,5 e 1:6 de CAA com resíduo, e em 28 dias, na dosagem 1:3 em
relação aos outros concretos.
Binici, Kaplan e Yilmaz (2007) investigaram algumas propriedades do concreto
contendo pó de mármore, que agiu como um fíler. Foram feitas misturas com 0%,
5%, 10% e 15% de pó de mármore substituindo a areia. Os resultados dos testes
realizados em 7, 28, 90 e 360 dias indicaram que houve aumento na resistência à
compressão e na resistência à sulfatos e diminuição da permeabilidade com o
aumento do teor do resíduo. E a resistência à abrasão foi comparável à do concreto
convencional. Pode-se concluir que o resíduo tornou o concreto mais durável.
Faganello et al. (2007) estudaram a adição de resíduo de mármore e granito gerado
na etapa de acabamento das peças, em concreto de alta resistência. O resíduo
substituiu parte da areia usada, nos teores 5%, 10% e 15%, em massa. A coesão e
a consistência do concreto aumentaram com o aumento da quantidade de finos e as
resistências à compressão aos 7 e 28 dias foram superiores à referência.
Almeida et al. (2007) avaliaram o uso da lama de rocha natural, gerada no
processamento de mármore e calcário, substituindo a areia, em concreto. Foram
feitas misturas de concreto com resíduo, substituindo de 0% a 100% do volume de
areia. Nos resultados de resistência à compressão, módulo de elasticidade com até
20% de resíduo houve melhoria, o que foi explicado pelo seu efeito fíler.
2.6.7 Estudos realizados do aproveitamento em concreto asfáltico
Concreto asfáltico é a denominação dada às misturas a quente compostas de
agregado graúdo, miúdo, material de enchimento (fíler) e o cimento asfáltico. Suas
principais propriedades são: estabilidade, durabilidade, flexibilidade, resistência à
63
derrapagem, à permeabilidade e à trabalhabilidade (SOUZA, 2001).
Souza (2001) e Souza et al. (2004) avaliaram o uso do resíduo da serragem de
rochas graníticas como fíler em concretos asfálticos usinados a quente. O resíduo
age como um fíler, preenchendo os vazios e aumentando a viscosidade do asfalto.
Foram feitas misturas contendo 45% de agregado graúdo, 50% de agregado miúdo
e 5% de fíler. Nos ensaios, foi adotada a metodologia Marshall. Foi comprovado que
o uso do resíduo, substituindo produtos convencionais no teor de 6%, atendeu aos
métodos de misturas asfálticas do Departamento Nacional de Infra-Estrutura de
Transportes (DNER)
9
, para um teor de 5,5% de cimento asfáltico.
Carvalho et al. (2006) verificaram o potencial de uso do resíduo mineral granítico em
substituição aos agregados usados em pavimentação, tendo o resíduo se
enquadrado nas normas do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte
(DNIT) quanto à distribuição granulométrica, à densidade, à resistência à abrasão e
à resistência à compressão (com teor mínimo de CAP de 4,5%). Os estudos de
adsorção e adesividade mostraram boa interação do resíduo com o CAP. A
resistência mecânica apresentou valores superiores a 80%, estabelecido pelo DNIT.
Em Correia et al. (2005) foi avaliado o uso do resíduo de serrarias de rochas
ornamentais em substituição total ou parcial aos agregados minerais, na
composição do asfalto. No trabalho, foram usados um cimento asfáltico de petróleo
(CAP) e dois resíduos graníticos. Os resíduos apresentaram alto poder de adsorção
com o CAP, similar à de um agregado mineral padrão. Concluiu-se que os resíduos
podem ser usados na produção de asfalto substituindo os agregados minerais, uma
vez que ensaios de adsorção, análise química e mineralógica, bem como análises
de infravermelho, mostraram esse potencial.
Ribeiro et al. (2005) estudaram a adição de resíduo do corte de gnaisse milonitizado
em pavimentação. Os resultados indicaram que o resíduo atende às normas do
DNIT, além do resíduo interagir a altos valores de adsorção (4,5mg/g) com o CAP.
Ademais, apresentou resistência mecânica superior a 80%. Verificou-se que o
resíduo pode ser usado em pavimentação.
9
DNER – órgão extinto no Brasil em 2002, sendo criado o DNIT - Departamento Nacional de Infra-
Estrutura de Transportes (DNIT, [acesso em 2008]).
64
2.6.8 Estudos realizados do aproveitamento em indústria cimenteira
Gobbo et al. (2004) apresentaram alternativa de uso do resíduo de beneficiamento
de rochas ornamentais e de revestimento na fabricação de cimento Portland. Foram
realizadas análises: granulométrica e química dos resíduos, incorporados à
formulação das farinhas (matéria-prima que contém calcários, argila e minério de
ferro) em 1%, em massa, a fim de obter módulos químicos ideais para fabricar o
clínquer. As farinhas compostas foram queimadas a temperaturas praticadas no
processo industrial, e submetidas à determinação de teores de cal livre residual e de
índices de queimabilidade e, ainda, à análises por meio da microscopia óptica de luz
refletida. Concluiu-se que a granulometria do resíduo é favorável ao seu uso em
cimento, e representa redução no consumo de energia na fabricação do clínquer
Navega, Costa e Carvalho ([s.d.]
10
, apud MELLO et al., 2006) estudaram em
Portugal a incorporação de lamas da indústria de rochas ornamentais,
predominantemente carbonáticas, na indústria cimenteira. Foram feitas análises
químicas e granulométricas do resíduo que indicaram como sendo 95% das
partículas de dimensões menores que 0,02 mm, ordem de grandeza interessante,
em relação ao tamanho das matérias-primas do cimento. Os resultados da análise
química revelaram que o produto obtido estava dentro da gama de composições
químicas usuais para cimento. Constatou-se que o clínquer obtido apresentou
densificação elevada, idêntico ao material produzido pela indústria portuguesa.
2.6.9 Alguns estudos realizados no mundo com resíduo de rochas ornamentais
Estados Unidos, Itália, Espanha, Portugal e Brasil são referenciados por Oliveira
(2005) como maiores produtores de rochas ornamentais, o que faz que tenham
problemas semelhantes de geração de resíduo no setor.
Na Europa, segundo pesquisas de Munoz-Montano (2003), a lama de resíduo de
granito pode ter sua incorporação em misturas com cimento para ser usado como
material de construção. Soares (1997 apud ALMEIDA, BRANCO e SANTOS,
10
S.d. – sem data.
65
2007) verificou a possibilidade técnica de incorporação de lama de pedra natural
como matéria-prima na produção de cimento em Portugal.
Segundo Martins (1998 apud FIGUEIREDO et al., 2001), as chamadas ―natas‖
originadas no beneficiamento do mármore têm sido usadas na fabricação de
cimento branco em Pataias - Portugal, atingindo o consumo de 6000t/ano.
Realizaram-se também estudos para uso das ―natas‖ de mármore em substituição
ao carbonato de cálcio moído na indústria de mármores compactos
11
, que fabrica
blocos de resíduos de rocha.
Foram feitos estudos na indústria cerâmica de Portugal com o resíduo de
mármore substituindo o carbonato de cálcio, o que é confirmado por Munoz-
Montano (2003). Na indústria de papel, as matérias-primas foram substituídas
pelo resíduo e os resultados encontrados se situaram dentro dos parâmetros da
indústria (Martins, 1998 apud FIGUEIREDO et al., 2001). A indústria de papel
também é citada por Oliveira (2005), que acrescenta como uso do resíduo do
beneficiamento de granito a impermeabilização de aterros e lagoas, sendo esta
última utilização relatada também por Figueiredo (2001).
Há estudos também na Espanha para o aproveitamento de lamas de corte e
polimento de mármore em indústria cerâmica e em derivados de cimento.
Relativamente aos E.U.A., não foi encontrada documentação sobre estudos de uso
do resíduo em questão (OLIVEIRA, 2005).
Na Índia, Singh e Vijayalakshmi [200-] relataram várias pesquisas realizadas com
lama de mármore em aplicações, tais como tijolos e cimento. Soni [2007?] afirma
que deve haver a conversão das pesquisas sobre os resíduos de extração de
rochas em aplicações práticas e aponta utilizações do resíduo em fabricação de
blocos, telhas, painéis de parede, e substituindo agregados finos, na construção
de estradas e em indústria de plástico e borracha (entrando como fíler inerte).
Misra e Mathur [200-] pesquisaram o uso do pó da lama do corte de mármore em
pavimentação de estradas, na construção de diques e verificaram a influência na
trabalhabilidade do concreto. No uso em pavimentação foi preparada mistura com
solo e resíduo. O Califórnia Bearing Ratio (CBR) apresentou melhorias com
11
Os resíduos são britados e misturados com pó de mármore, carbonato de cálcio, corante e
resina de poliéster em formulação adequada, e sofrem vibrocompressão (Figueiredo et al., 2001).
66
adição de pó da lama, em até 35% em volume. A resistência à compressão
também melhorou com adição de resíduo, nos teores de 15 a 25%. Os testes de
resistência ao cisalhamento revelaram que lamas de mármore têm baixa coesão
e alto coeficiente de fricção interna. Foi confirmada a possibilidade de uso do
resíduo em camadas de pavimentação de estradas e em construção de diques.
Quanto ao estudo da trabalhabilidade do concreto com resíduo substituindo a
areia, com o aumento do teor do resíduo, a trabalhabilidade do concreto diminuiu
e com teores de resíduo mais altas (40%-50%), a mistura se tornou não
trabalhável. Já a resistência à compressão e a resistência à abrasão do concreto
com a adição do resíduo apresentaram melhorias.
2.6.10 Características dos resíduos da revisão bibliográfica
A Difratometria de Raios X realizada nas pesquisas, como em Gonçalves et al.
(2002) e Moura et al. (2002), apresentou o quartzo, o feldspato e a mica, como
principais minerais presentes no resíduo, que se apresentou na forma cristalina
(característica de compostos estáveis quimicamente e com baixa possibilidade de
atividade pozolânica). A não reatividade do resíduo foi constatada por Silva (1998),
Cruz et al. (2003), Lameiras (2004) e Tenório et al. (2005). Na Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV) e na Espectrometria por Energia Dispersiva (EDS),
verificou-se que o resíduo é constituído de partículas de formatos irregulares de
dimensões na faixa de 0,8μm a 25μm e tem como constituinte principal o silício,
seguido de Ca, K e Al, segundo Calmon et al. (1998).
A Tabela 2.1 apresenta a composição química do resíduo nos estudos analisados.
Foram calculados a média, o desvio padrão e o coeficiente de variação para os
elementos em maiores teores no resíduo.
67
Tabela 2.1 – Composição química do resíduo
Teor (%) Compostos
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
MgO
SO
2
K
2
O
Na
2
O
N
2
O
PF
Calmon et al.(1997, 2008), Silva (1998)
59,95
10,28
6,05
6,51
3,25
-
4,48
3,39
-
4,74
Sobrinho et al.(1999),Neves et
al.(1999)Poligran
64,67
11,21
6,54
3,5
2,01
-
3,63
-
2,03
4,63
NEVES et al.(1999)Caxambu
68,88
15,98
3,59
1,54
-
-
4,82
-
2,42
2,04
Gonçalves(2000), Gonçalves et
al.(2002)
59,62
12,77
9,49
4,83
1,96
0,03
5,3
2,72
-
1,92
Crespo e Rincon (2001) mud B
74,85
13,5
1,13
1,02
0,23
-
4,77
3,4
-
-
Crespo e Rincon (2001) mud C
65,2
11,85
11,66
2,73
0,31
-
4,29
3,06
-
-
Neves et al.(2000),Nunes(2002),
Menezes(2002a,b) Fugi
60,2
13,3
6,3
13,8
-
-
3,63
-
3,38
2,57
Neves et al.(2000),Menezes et
al.(2002a,b) Pol.,Nunes et al.(2003a,
2003b)Fuji, Araújo et al. (2002),
Neves(2002)R1, Ribeiro et al.(2007)
59,61
11,77
5,98
4,48
-
-
3,63
2,7
-
4,44
Pontes e Stellin (2001)
35,5
8,22
6,63
12,6
6,59
-
3,44
3,15
-
14,5
Menezes (2002b)Granex e Nunes et
al.(2002)Recife NEVES(2002)R4
65,01
13,86
7,62
3,64
-
-
3,63
2,38
-
0,78
Menezes (2002b)Grandoni
57,75
12,9
8,38
8,4
-
-
3,03
4,05
-
6,1
Menezes (2002a) e (2002b)Caxambu
88,91
6,64
-
-
-
-
0,06
0,14
-
2,93
Moura, Gonçalves e Leite (2002)
41,7
8,5
4,3
21
2
-
2,7
-
16,8
Monteiro et al.(2003) Vieira et al.(2003)
64,14
13,25
8,18
3,56
1,65
-
4,4
2,55
-
1,6
NUNES et al.(2003)Fortaleza
54,75
12,9
8,38
8,4
traços
-
3,03
4,05
-
6,1
Lisboa (2004)
56,89
15,08
9,58
5,88
-
-
1,68
1,45
-
2,14
Torres et al. (2004)
71,65
14,25
2,86
1,83
0,86
-
4,43
3,72
-
-
Moreira et al. (2003)
65,95
12,84
7,89
3,01
1,47
-
4,19
2,39
-
1,33
Vieira (2004) Silva et al. (2005) Acchar
e Dantas(2006)
37,86
13,65
3,56
19,9
3,49
-
4,32
3,58
-
12,4
Moreira et al. (2005)
72,17
10,8
5,04
2,33
0,94
-
3,87
2,34
-
1,08
Tenório (2004) Tenório et al.(2004)
58,03
18,65
4,79
2,18
-
-
1,51
1,02
-
5,62
Fajardo (2005) RCGV
57,42
15,76
8,31
5,83
1,93
-
4,65
3,6
-
-
Fajardo (2005) RCGN
53,42
12,75
10,2
9,29
4,04
-
3,94
3,52
-
4,52
Faganello et al.(2007)
62,92
14,9
0,87
17,7
-
-
2,36
0,93
-
-
Acchar e Dantas (2007)
42,81
15,08
14,42
8,8
3,02
-
7,55
-
-
-
MÉDIA
59,99
12,83
6,74
7,20
-
-
-
-
-
-
DESVIO PADRÃO
17,04
3,71
3,51
6,04
-
-
-
-
-
-
COEFICIENTE DE VARIAÇÃO
0,28
0,29
0,52
0,84
-
-
-
-
-
-
PF= Perda ao fogo
Através dos dados da Tabela 2.1, pode-se concluir que o resíduo de beneficiamento
de rochas ornamentais é um material sílico-aluminoso e apresenta pequena variação
no teor de seus principais componentes. Os teores de CaO e de Fe
2
O
3
são oriundos
principalmente da cal e da granalha presentes na lama abrasiva. Já os óxidos de
68
potássio e sódio (K
2
O e Na
2
O) são agentes fundentes oriundos da mica e do
feldspato no granito. Em Silva (1998), foi feita a caracterização química de vinte e
três amostras de resíduo de granito e, através de análise estatística, pôde-se
concluir que a variabilidade da composição química do resíduo não foi significativa.
A Tabela 2.2 apresenta as propriedades físicas do resíduo nas pesquisas.
Tabela 2.2 – Propriedades físicas do resíduo
Nos resíduos estudados por Cruz et al. (2003) e nas amostras R-04 e R-05 de
Neves (2002), houve um aumento da massa específica devido à incorporação de
grande quantidade de Ferro, presente na granalha. Foi observado que os valores de
massa específica do resíduo nos estudos variaram de 2,630 g/cm
3
a 3,180 g/cm
3
.
A caracterização granulométrica do resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais, de acordo com os trabalhos, é apresentada na Tabela 2.3:
Referência
Amostra
Massa específica
(g/cm
3
)
Área específica
(m
2
/Kg)
Massa unitária
(g/cm
3
)
Calmon et al.(1997a)
-
2,670
1.295(Blaine)
-
Neves (1999); Sobrinho
(1999)-Poligran
Poligran
2,920
(NBR 6474/1985)
-
0,800
(NBR 7251/1982)
Caxambu
2,890
(NBR 6474/1985)
-
0,740
(NBR 7251/1982)
Gonçalves (2000)
-
2,780
(NBR 6474/1985)
-
-
Moura, Gonçalves e Leite
(2002)
RCMG
2,840
(NBR 6474/1985)
-
1,010
(NBR 7251/1982)
Menezes (2002a),
Poligran
2,690
11.410 (BET)
-
Caxambu
2,630
6.900 (BET)
-
Fuji
2,700
6.160 (BET)
-
Menezes et al.(2002b)
Granex
-
5.000 (BET)
-
Grandoni
-
5.100 (BET)
-
Gonçalves et al. (2002)
-
2,670
(NBR 6474/1985)
-
-
Neves (2002)
R-01
R-02
R-03
R-04
R-05
2,690
2,660
2,700
2,770
2,800
11.410 (BET)
6.900 (BET)
6.160 (BET)
5.000 (BET)
5.100 (BET)
-
-
-
-
-
Cruz et al. (2003)
M1
G1
M2
G2
3,180
2,970
2,860
2,810
(NBR 9776/1987)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Tenório, Lameiras e Lima
(2005)
RBCG
2,670
(NBR 6508/1984)
973
(volumétrica)
-
Moura et al. (2006)
UEFS
2,740
(NBR NM23/2001)
-
1,010
(NBR 7251/1982)
UFES
2,756
(NBR NM23/2001)
-
1,028
(NBR 7251/1982)
69
Tabela 2.3 - Caracterização granulométrica do resíduo
Referência
Método
Amostra
Material
passante(%)
Peneira
Freire e Motta (1995)
Analisador de partículas
―Tal qual‖
99
75μm
Calmon et al.(1997a)
Peneiramento via úmida
-
88,7
Silva (1998)
Peneiramento via úmida
-
71,65
Neves (1999)
Peneiramento e
sedimentação
(NBR 7181/1984)
Poligran
87
74 μm
Caxambu
99
Sobrinho (1999)
-
-
87,7
74 μm
Neves (2000);
Menezes et al.
(2002a)
Peneiramento e
sedimentação
(NBR 7181/1984)
Poligran
99
70 μm
Caxambu
89
Fuji
80
Moura, Gonçalves e
Leite (2002)
Peneiramento e
sedimentação
(NBR 7181/1984)
RCMG
77
75μm
Neves (2002); Nunes
et al. (2002);
Nunes et al.
(2003a,b)
Peneiramento e
sedimentação
(NBR 7181/1984)
R-01
R-02
Fugi,R-03
Recife,R-04
Fortaleza,R-05
JP
99,0
89,0
80,0
85,0
77,5
100
70 μm
Cruz et al. (2003)
Analisador de partículas
M1
G1
M2
G2
77,48
82,55
75,42
84,85
Fração inferior
a 45 μm
Lisboa (2004)
Analisador de partículas
85,46
Fração inferior
a 88 μm
Tenório, Lameiras e
Lima (2005)
Analisador de partículas
RBCG
90
Fração inferior
a 47,494 μm
Cavalcanti (2006)
Analisador de partículas
#300
97,56
Fração inferior
a 88 μm
Verifica-se que a granulometria do resíduo apresenta partículas menores que 70 μm.
2.6.11 Discussão dos estudos
Verifica-se com o levantamento feito, que o resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais é um material sílico-aluminoso, de granulometria fina. Foi observada
também a grande gama de estudos científicos de usos tecnicamente viáveis do
resíduo como uma adição mineral. O resíduo age como "fíler" nas argamassas e nas
misturas aumentando a compacidade e a durabilidade dos produtos finais. Logo,
verifica-se a necessidade de estudar o uso do resíduo em questão na fabricação do
ladrilho hidráulico prensado, que ainda não foi pesquisado.
70
Capítulo 3 – LADRILHO HIDRÁULICO
3.1 Conceituação
A designação ladrilho hidráulico surge do seu principal componente, o cimento
Portland, que é um aglomerante hidráulico. O ladrilho hidráulico (Figura 3.1) é uma
placa de concreto de alta resistência ao desgaste para acabamento de paredes e
pisos internos e externos, contendo uma superfície com textura lisa ou em relevo,
colorido ou não, de formato quadrado, retangular ou outra forma geométrica
definida, segundo a NBR 9457/1986. O ladrilho hidráulico também pode ser definido
como um revestimento composto de concreto prensado usado para revestir
ambientes internos ou externos (CAVALLI e VALDUGA, 2006).
(a) Fonte: Machado (2005).
(b)
(c) Fonte: Ornato Fábrica de
Ladrilhos (2007).
Figura 3.1 – (a) Exposição de ladrilhos – Se esta rua fosse minha; (b) Ladrilhos hidráulicos em
fábrica (c) Ladrilho hidráulico aplicado
Além da NBR 9457/1986 – Ladrilho hidráulico, que trata da especificação do ladrilho
hidráulico, existem a NBR 9458/1986, que se refere ao procedimento de
assentamento, e a NBR 9459/1986, que padroniza os formatos e as dimensões.
3.2 História do ladrilho hidráulico
O ladrilho hidráulico teve origem nos antigos mozaicos bizantinos (Figura 3.2).
Posteriormente, os muçulmanos aproveitaram esses conhecimentos para criar
ladrilhos para suas obras de arquitetura. Os ladrilhos foram largamente aplicados na
71
Europa como revestimento de paredes e o uso deles foi ampliado para pisos.
Figura 3.2 – Bordure de la mosaïque
Fonte: Mosaïque du calendrier agricole [acesso em 2008].
No Brasil, inicialmente, as peças foram importadas de Portugal, França e Bélgica.
Somente no final do século XIX, um cônsul suíço ensinou os segredos da técnica de
manufatura dos ladrilhos hidráulicos aos italianos residentes na cidade de São
Paulo, surgindo assim as primeiras fábricas, sendo destinadas para revestimento de
paredes e depois para pisos (CETEC - Fundação Centro Tecnológico de Minas
Gerais, 2005). A chegada do ladrilho hidráulico proporcionou um novo meio para a
reprodução de desenhos tradicionais ou um novo campo para a expressão dos
artistas e o trabalho de artesãos (Machado, 2005). O uso do ladrilho hidráulico, no
final do século XIX, também pode ser constatado pela afirmação de Reis Filho:
[...] "Com o aparecimento das serrarias os pisos passaram a ser construídos
com tábuas, com junções 'macho e fêmea', mais perfeitas que os velhos
tabuados, que vinham substituir, produtos de serra manual e sem junção
[...]. Um tipo de piso mais fino era o parquê, com desenhos de madeira em
várias cores. Nas cozinhas e banheiros eram empregados ladrilhos
hidráulicos, apoiados sobre abobadilhas (abóbodas de tijolos) [...] nos
saguões e nos jardins de inverno [...] utilizavam-se também mosaicos
coloridos" (REIS FILHO, 1978, apud BARROS, 2001, p.3).
O ladrilho mosaico, também conhecido como ladrilho de cimento ou ladrilho
hidráulico, foi muito usado nos séculos XIX e XX, sendo considerado como um
revestimento nobre, o qual era utilizado tanto em pisos exteriores como nos internos
às edificações térreas e mesmo nos sobrados dos edifícios de diversos pavimentos,
segundo Segurado ([19--]
12
, apud BARROS, 2001, p.2).
De acordo com Machado (2005), no século XX, o uso do ladrilho hidráulico foi
12
Século provável (NBR6023/2002, p.17).
72
bastante ampliado, principalmente nas áreas "frias" das residências, substituindo o
chamado cimentado "vermelhão", tido como material muito pobre. Daí em diante,
uma casa modesta usava ladrilho liso ou com algumas peças com desenho simples
com uma ou duas cores, normalmente geométrico, formando "tapetes"; e em casas
mais "abastadas", o desenho era mais sofisticado e continha formas mais
elaboradas e com mais cores (Figura 3.3).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Figura 3.3 – Peças de ladrilhos hidráulicos
Fonte: (a); (b); (c); (d) Machado (2005). Fonte: (e); (f); (g); (h) Galvez e Vitto (2007).
O ladrilho hidráulico era assentado sobre argamassa de cal, de cimento ou bastarda
(argamassa que usa como aglomerantes o cimento e a cal), sobre a qual, ainda
fresca, lançava-se imediatamente, antes do assentamento do ladrilho hidráulico,
uma fina camada de cimento, proporcionando uma película superficial de maior
resistência e com maior poder de aderência, de acordo com Segurado ([19--], apud
BARROS, 2001, p.5).
A produção do ladrilho hidráulico teve seu auge por três décadas (anos 30, 40 e 50)
no Brasil. Nos anos 60, o ladrilho foi relegado ao esquecimento, com a introdução da
cerâmica industrializada e muitas fábricas de ladrilho hidráulico fecharam, segundo
Galvez e Vitto (2007).
Nas últimas décadas, a restauração de monumentos históricos tombados, levou os
73
fabricantes a produzir o ladrilho hidráulico. Além desse uso, Catoia (2007) revela
que, a partir dos anos 80, arquitetos e decoradores começaram a valorizar
novamente os revestimentos hidráulicos para personaliza projetos e para uso em
mosaicos; e acrescenta que a produção continua sendo artesanal e embasada em
procedimentos empíricos.
Nos dias atuais, é muito comum usar ladrilhos hidráulicos nos passeios (calçadas)
com funções decorativas e de sinalização tátil. Alguns tipos fabricados atualmente
no Espírito Santo são apresentados na Figura 3.4.
Figura 3.4 - Ladrilhos hidráulicos fabricados no Espírito Santo
3.3 Materiais e características do ladrilho hidráulico
Os materiais usados na fabricação do ladrilho hidráulico, segundo a norma NBR
9457/1986, são:
a) cimento Portland CP 32 ou superior ou cimento branco;
b) areia de pedra seca
13
, com granulometria das peneiras n°14 a 40;
c) agregados
14
com granulometria das peneiras n°40 a 80;
d) pigmentos orgânicos (óxido de ferro, negro de fumo, etc.) em até 3% da
massa do cimento na face aparente; e
e) água.
13
Também chamada de pó de pedra, material resultante da britagem de rocha (NBR9935/2005).
14
Quartzo hialino, basalto de lava vulcânica, óxido de alumínio, carbureto de silício (NBR 9457/1986).
74
De acordo com a NBR 9457/1986, o ladrilho hidráulico é composto de três camadas:
- camada superior: superfície do ladrilho com textura lisa ou em relevo,
colorido ou não, com 5 mm de espessura;
- camada inferior: parte do ladrilho que contém a superficie destinada ao seu
assentamento, com 10 mm de espessura; e
- camada intermediária: parte do ladrilho que fica entre as camadas superior e
inferior, com 5 mm de espessura.
As camadas superior, intermediária e inferior do ladrilho hidráulico piso tátil serão
chamadas, respectivamente, neste trabalho de 1ª camada, 2ª camada e 3ª camada.
De acordo com Spinelli (2001, apud CAVALLI e VALDUGA, 2006), as três camadas
do ladrilho hidráulico possuem características, tais como: a 1ª camada é bastante
fluida e é a camada de impressão do desenho; a 2ª camada, denominada secante,
tem como função absorver a água em excesso da 1ª camada e fixar o desenho; e a
3ª camada é uma argamassa seca. A NBR 9457/1986 afirma que a 3ª camada deve
ser constituída de material poroso e deve favorecer a aderência do ladrilho.
Segundo Segurado [19--], os ladrilhos hidráulicos são constituídos por argamassa
hidráulica de cimento e areia fina, formando a parte inferior com 18 milímetros de
espessura coberta por uma camada delgada de 2 a 3 milímetros de cimento puro em
pasta com um pouco de areia fina e podendo conter pigmento. Os ladrilhos
hidráulicos com dimensões de 20cm x 20cm apresentam massa média de 1.570Kg
por peça. O formato pode ser: octogonal, hexagonal, retangular e para uso em
rodapé. Segundo a NBR 9459/1986, os formatos e dimensões nominais dos
ladrilhos hidráulicos seguem os valores da Tabela 3.1:
Tabela 3.1 – Formatos e dimensões nominais para ladrilho
Formatos
Tipo
Comprimento
(mm)
Largura
(mm)
Espessura
(mm)
N° peças
(pç/m
2
)
Peso
(Kg/m
2
)
Quadrado
LQ 20
200
200
20
25
35
LQ 25
250
250
25
16
45
LQ 33
330
330
25
9
54
Retangular
LR 44
440
400
25
6
60
Fonte: NBR 9459/1986.
75
3.4 Etapas de fabricação do ladrilho hidráulico
Na fabricação do ladrilho hidráulico, não existe o processo de queima, reduzindo
consumo de energia. Segundo Cavalli e Valduga (2006), a literatura diverge muito
com relação ao processo de fabricação do ladrilho hidráulico devido ao caráter
artesanal do mesmo. A produção do ladrilho começa no desenho, que é transposto
para um molde de cobre, ferro ou outro metal (Figura 3.5). No molde, são
depositadas manualmente três camadas sobrepostas que formam o ladrilho
hidráulico, tratando-se de um trabalho manual, que deixa lento o processo de
fabricação e exige profissionais qualificados, fato que é lembrado por Catoia (2007).
(a) Molde usado em Fábrica de ladrilhos
hidráulicos Ornato. Fonte: LADRILHOS
hidráulicos sem segredos! (2004)
(b) Detalhes do molde de
ladrilho. Fonte: Galvez e
Vitto (2007).
(c) Ilustração do molde de
fabricação do ladrilho.
Fonte: Segurado [19--].
Figura 3.5 – (a); (b); (c) Moldes para ladrilho hidráulico
Cavalli e Valduga (2006), verificaram que as peças, após passarem pelo processo
de prensagem, ficam estocadas por 24 horas, depois passam por um banho de
imersão em água por mais 24 horas, e são levadas para um local onde são curadas
por, no mínimo, 20 dias. Catoia (2007) também ressalta que o ciclo de produção dos
ladrilhos hidráulicos é de aproximadamente 20 dias.
A moldagem dos ladrilhos pode ser feita em prensas manuais, mecânicas ou
hidráulicas. As prensas tipo parafuso manuais ou mecânicas imprimem pressão que
varia de 30Kg/cm
2
a 50Kg/cm
2
no ladrilho de formato quadrado de 20cm x 20cm
(Figuras 3.6 e 3.7). Nessa prensa, o conhecimento do artesão é fundamental, pois a
pressão da prensa tipo parafuso sobre o molde, é feita manualmente, determinando
sua perfeição e igualdade. Já no caso das prensas hidráulicas, a pressão pode
atingir 150 Kg/cm² (SEGURADO, [19--]).
76
Figura 3.6 - Prensa do tipo parafuso para
ladrilho hidráulico
Fonte: Segurado [19--].
(a) Prensa em fábrica
(b) Detalhe da prensagem
Figura 3.7 –(a); (b) Detalhes da prensa parafuso
Segundo Segurado [19--], existem dois métodos de fabricação do ladrilho hidráulico:
por via seca e por via úmida.
no processo a seco, emprega-se a moldagem hidráulica. Nesse processo, a
porcentagem de água não deve exceder 7 a 8 %; e
no processo úmido, emprega-se a moldagem com prensas manuais ou
mecânicas e as hidráulicas de baixa pressão na pasta no estado fluido.
Na fabricação por via seca, o molde é preenchido com pasta consistente, sobre a
qual é colocada a camada superficial (cimento, pouco de areia fina, tinta), que é
rasada com rodo e, em seguida, submete-se a pressão hidráulica.
Na fabricação por via úmida, usam-se moldes que se assentam sobre blocos de aço
e são preenchidos com pasta fluida; em seguida, é lançado cimento em pó para
absorver o excesso de água da pasta, depois, o molde é preenchido com argamassa
que forma a base do ladrilho hidráulico. Coloca-se a tampa e aplica-se a pressão na
prensa. Após prensagem, retiram-se o molde e a tampa, volta-se o ladrilho hidráulico
com a face para cima, o que exige certa perícia do ladrilheiro, em razão de o ladrilho
tender a aderir ao bloco de aço. Durante 24 horas, o ladrilho fica ao ar livre e lança-
se água sobre ele. Depois se deixa secar por dois a três meses, de acordo com
Segurado, [19--].
77
As etapas de produção do ladrilho hidráulico são ilustradas na Figura 3.8, que
apresenta fotografias das visitas às fábricas.
(a) Moldagem da 1ª camada (superior)
(b) Moldagem da 2ª camada (intermediária)
(c) Moldagem da 3ª camada (inferior)
(d) Prensagem na prensa parafuso
(e) Estocagem após prensagem
(f) Cura
Figura 3.8 – Etapas do processo de fabricação do ladrilho hidráulico – Fábricas visitadas
78
3.5 Propriedades a serem avaliadas no ladrilho hidráulico
A NBR 9457/1986 define as propriedades a serem avaliadas no ladrilho hidráulico
após 28 dias de sua fabricação. O tamanho da amostra (n), ou seja, a quantidade de
corpos-de-prova, é considerado para caracterização de lote de ladrilho hidráulico
com 12.500 peças. (Quadro 3.1).
Propriedades a serem analisadas
Tamanho da amostra (n)
Absorção de água
5 pç
Resistência ao desgaste por abrasão
10 pç
Módulo de ruptura à flexão (MRF)
5 pç
Espessura, comprimento e largura
20 pç
Quadro 3.1 - Propriedades e tamanho de amostra (n) de ladrilho hidráulico
Fonte: NBR 9457/1986.
3.6 Ladrilho hidráulico piso tátil
O ladrilho hidráulico piso tátil é o ladrilho hidráulico usado em piso caracterizado pela
diferenciação de textura e cor em relação ao piso adjacente. O objetivo do ladrilho
hidráulico piso tátil é servir de sinalização tátil para o deficiente visual, ou seja, ser
perceptível por pessoas com deficiência visual. A textura do piso pode ser destinada
a constituir tipo de alerta ou direcional.
A sinalização tátil direcional deve ser usada em áreas de circulação, indicando o
caminho a ser percorrido pelos pedestres e em espaços amplos. A textura da
sinalização tátil direcional consiste em relevos lineares, regularmente dispostos.
A textura da sinalização tátil de alerta (pastilhado) consiste em um conjunto de
relevos tronco-cônicos com modulação que deve garantir continuidade de textura e o
padrão de informação. A sinalização tátil de alerta deve indicar obstáculos
suspensos, rebaixamento de calçadas, em início e fim de escadas e rampas, junto à
porta de elevadores, junto a desníveis com largura entre 0,25m e 0,60m; ser
instalada ao longo de toda a extensão onde houver risco de queda, ou seja, o piso
79
tátil de alerta deve ser usado para sinalizar situações que envolvem risco de
segurança (CARTILHA: CIDADE CIDADÃ, 2007).
O objeto de estudo desta pesquisa foi o ladrilho hidráulico "piso tátil de alerta",
denominado apenas de "piso tátil", que é detalhado a seguir. O Quadro 3.2 define as
dimensões do piso tátil. A modulação do piso é mostrada no Figura 3.9.
Mínimo (mm)
Máximo (mm)
Figura 3.9 - Sinalização tátil de alerta
– modulação de piso (dimensões em
mm)
Fonte: NBR 9050/2004
Diâmetro de base
do relevo
22
30
Distância
horizontal entre
centros de relevo
42
53
Distância diagonal
entre centros de
relevo
60
75
Altura do relevo
Entre 3 e 5
NOTA: Distância do eixo da primeira linha de relevo até a
borda do piso=1/2 distância horizontal entre centros.
Diâmetro do topo=1/2 a 2/3 do diâmetro da base.
Quadro 3.2 - Dimensão do piso tátil
Fonte: NBR9050/2004
O ladrilho hidráulico piso tátil tem sido especificado por prefeituras que estão
adaptando as calçadas para acessibilidade em projetos, tais como, o da Calçada
Cidadã da Prefeitura Municipal de Vitória-ES, criado para conscientizar e sensibilizar
a população da importância de construir, recuperar e manter as calçadas.
A legislação federal, mediante a Lei nº 10.098, de 19 de dezembro de 2000,
estabelece normas gerais e critérios básicos para promover a acessibilidade das
pessoas portadoras de deficiência ou com mobilidade reduzida e a NBR 9050/2004
dá as diretrizes para acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e
equipamentos urbanos.
Para atender à legislação federal e às legislações estaduais e municipais sobre
acessibilidade, algumas cidades, tais como: Vitória, Rio de Janeiro, São Paulo,
Colatina, Pernambuco, Santa Catarina, Paraná, entre outras, estão iniciando
estudos ou executando obras de adaptação das calçadas, para terem padrões de
acessibilidade. A calçada acessível inclui as faixas táteis de alerta, que podem ser
80
constituídas de piso com alto relevo para permitir diferença de textura.
A Prefeitura Municipal de Vitória (PMV) afirma que, de acordo com os dados da
Organização das Nações Unidas (ONU), cerca de 10% da população dos países em
desenvolvimento é constituída por pessoas com deficiência. Dados do Instituto
Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) revelam que, no Brasil, esse percentual
é de 14,5% da população total. Para os próximos anos, prevê-se que quase 30%
dos brasileiros deverão ter mais de 60 anos. Já no estado do Espírito Santo, perto
de 15% das pessoas vivem essa realidade (PMV, 2002).
Em 2006, a Prefeitura Municipal de Colatina (PMC) anunciou investimento de R$
532 mil em projeto de melhorias no centro urbano que incluiu a execução da calçada
cidadã. O projeto foi aprovado pela Secretaria Nacional de Infra-Estrutura e
Mobilização Urbana, do Ministério das Cidades – BR, com valor de R$ 162 mil para
construir cerca de 1.800 metros de calçada cidadã com piso trepidante e
antiderrapante para atender pessoas com necessidades especiais (PMC, 2006).
No estado de São Paulo, existem 30 milhões de metros lineares de calçadas, as
quais devem ser adaptadas com padrões de acessibilidade com uso do piso tátil
(CARLETTO, 2008). E o ladrilho hidráulico piso tátil é tido como adequado pela
Prefeitura de São Paulo para uso nas calçadas (PMSP, [acesso em 2008]).
No estado de Santa Catarina, a Portaria Estadual n°16/2006/SED enuncia que um
dos requisitos de acessibilidade em relação aos deficientes visuais seja a colocação
de piso tátil nas áreas de circulação coletiva (MP SC, [acesso em 2008]). A Figura
3.10 apresenta o padrão a ser seguido nas calçadas acessíveis.
O padrão de acessibilidade previsto
nas calçadas contém: faixas de
percurso seguro, faixas de serviço
(piso tátil de alerta), ilhas de serviço
para implantação de mobiliário
urbano e rampas com sinalização
tátil para garantir e facilitar a
circulação, principalmente de
pessoas com deficiência.
Figura 3.10 – Calçada com acessibilidade
Fonte: CARTILHA: CIDADE CIDADÃ (2007), p.11.
81
A Figura 3.11 apresenta o ladrilho hidráulico piso tátil aplicado em calçadas.
(a) Fonte: PMV (2002).
(b) Fonte: PMV (2006).
Figura 3.11 – (a); (b) Faixa tátil de alerta em calçadas
A Figura 3.12 apresenta fotografias de ladrilho hidráulico piso tátil de alerta aplicado
em calçadas do município de Vitória e de Colatina no Espírito Santo.
(a) Detalhe do ladrilho - Colatina
(b) Calçada em Colatina
(c) Ladrilho ao redor de obstáculo em Colatina
(d) Calçada em frente ao CEFETES - Vitória
Figura 3.12 - (a); (b); (c); (d) Ladrilho hidráulico piso tátil aplicado
82
3.7 Execução do piso em ladrilho hidráulico
A NBR9458/1986 fixa as condições exigíveis para o assentamento dos ladrilhos
hidráulicos. A camada de solo no local de aplicação do ladrilho hidráulico deve ser
compactada e a base deve ser feita em laje de concreto ou lastro de concreto
magro. A espessura da base em calçadas de uso exclusivo de pedestre deve ser de
3cm a 5cm. No caso de trânsito de veículos, a camada deve ter espessura de 7cm a
10cm. E a dosagem do concreto a ser usado deve ser 1:3:5 (cimento:areia:brita 1 e
2) em volume. O assentamento do ladrilho hidráulico pode ser feito em dois
sistemas:
sistema tradicional – assentamento do ladrilho hidráulico sobre argamassa
mista 1:5 (cimento:areia) aplicada sobre a base de concreto;
sistema com argamassa colante - assentamento do ladrilho hidráulico sobre
camada de argamassa colante.
De acordo com a NBR9459/1986, as juntas entre as peças devem ter espessura de
1mm a 2mm, que deverá se rejuntada com nata de cimento.
A Figura 3.13 apresenta um corte esquemático com os materiais das camadas de
base e sub-base na execução do piso em ladrilho hidráulico.
cotas em cm
Figura 3.13 - Corte esquemático das camadas da calçada
Fonte: PMV (2002).
83
A Figura 3.14 apresenta as etapas de execução do piso com ladrilho hidráulico.
Figura 3.14 – Assentamento do ladrilho hidráulico
Fonte: PUBLICAÇÃO: Sistemas Integrados de Calçadas (2007).
3.8 Estudos realizados em ladrilho hidráulico
Em Moura et al. (2002), o resíduo de corte de mármore e granito foi inserido na
argamassa para produção de ladrilho hidráulico, denominado de "lajota de piso". As
argamassas foram produzidas na dosagem em massa de 1:0,5:0,5
(cimento:resíduo:areia siltosa). As lajotas de piso tinham as dimensões 20cm x 20cm
x 1,5cm e foram produzidas em prensa manual de fábrica de pré-moldados. Foram
verificados a facilidade de mistura dos materiais e o aspecto visual da lajota de piso
pronta, que se mostrou melhor do que o das lajotas de piso produzidas sem resíduo.
A Figura 3.15 apresenta o ladrilho hidráulico produzido.
84
(a)
(b)
Figura 3.15 – (a); (b) Lajotas de piso com resíduo
Fonte: Moura et al.(2002).
Cavalli e Valduga (2006) tiveram como objetivo retomar a história do ladrilho
hidráulico e a especificação de procedimento de fabricação. O tipo de ladrilho
hidráulico estudado foi o liso usado em revestimentos internos (Figura 3.16). Foram
feitas visitas às fábricas de ladrilhos e testes em laboratório para determinação de
quantidades de componentes em cada uma das três camadas do ladrilho,
chegando-se aos seguintes resultados (Quadro 3.3):
Camada
Materiais
Quantidades
Figura 3.16 – Ladrilho liso
Fonte: Cavalli e Valduga (2006)
Camada 1
Cimento
1
Areia fina
1
Água
0,75
Camada 2
Cimento
1
Areia industrial
3
Camada 3
Cimento
1
Areia média
3
Areia industrial
1
Água
0,5
Quadro 3.3 – Dosagens do ladrilho hidráulico
Fonte: Cavalli e Valduga (2006) adaptado.
O resultado do ensaio de absorção de água realizado com os ladrilhos hidráulicos
fabricados foi de 11%. Foi realizado ensaio de manchamento, que resultou em
ocorrência de manchas no ladrilho, quando ele não tinha sido encerado.
Catoia (2007) e Catoia et al. (2007) desenvolveram uma argamassa para produzir
ladrilho hidráulico, usando a tecnologia dos concretos de alto desempenho. Foram
elaboradas argamassas na dosagem 1:2 (massa), denominadas de "clara" e
"escura", ambas contendo adições (Quadro 3.4).
85
Mistura
Clara
Escura
Materiais
Cimento
CPB 40 Estrutural
CP V ARI RS
Adição
Metacaulinita
Sílica ativa
Aditivo superplastificante
Éster policarboxílico
Éster policarboxílico
Traço
1:m
1:2
1:2
Teor de adição(%)
10
10
Relação água/aglomerante
0,30
0,30
Teor de aditivo(%)
2,3
1,6
Quadro 3.4 - Argamassas elaboradas para ladrilho hidráulico
Fonte: Catoia et al. (2007) adaptado
Detalhes dos ladrilhos fabricados são apresentados na Figura 3.17.
(a) Peças com várias cores
(c) Vibrador usado no molde
(b) Peças com polimento superficial
Figura 3.17 – (a); (b) Ladrilhos hidráulicos produzidos; (c) Vibração no ladrilho
Fonte: Catoia (2007).
O consumo médio de cimento nas argamassas foi de 650 Kg/m
3
de concreto. O
preenchimento da forma do ladrilho hidráulico foi feito em uma só camada e foi
submetido à vibração. A cura foi iniciada logo após moldagem fazendo a cobertura
dos corpos-de-prova com filme plástico. Depois de 15 horas foi feita a desmoldagem
e a cura passou a ser realizada por imersão em água até as datas dos ensaios.
Foram realizados ensaios para avaliação dos ladrilhos hidráulicos, tais como:
86
variação dimensional, resistência à flexão, absorção de água, retração por secagem
e resistência ao ataque químico.
Os resultados encontrados (Quadro 3.5) mostram que foram atendidas as normas,
exceto para a resistência ao desgaste por abrasão. Pode-se concluir que foi
alcançada a produção do ladrilho hidráulico com base na tecnologia usada no
desenvolvimento do concreto de alto desempenho.
Mistura
Clara
Escura
Resultados dos
ensaios aos 28 dias
Resistência à compressão axial simples ( MPa)
91,5
127,4
Resistência à tração por compressão diametral ( MPa)
3,4
4,0
Módulo de elasticidade (GPa)
34,8
42,2
Módulo de ruptura à flexão (MPa)
7,8
8,6
Desgaste por abrasão (mm)
4,64
3,26
Absorção de água (%)
1,63
1,27
Quadro 3.5 - Resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos
Fonte: Catoia et al. (2007) adaptado.
3.9 Estudo do empacotamento de partículas a partir da análise
granulométrica dos materiais
Devido à escassa literatura científica sobre o proporcionamento dos materiais
constituintes do ladrilho hidráulico, tornaram-se necessários estudos de dosagem
baseados em métodos científicos de empacotamento de partículas por meio da
granulometria dos materiais e de eficiência de compactação. Foi realizado estudo do
empacotamento de partículas para se conseguir uma mistura de maior compacidade
no ladrilho hidráulico.
O estudo de empacotamento de partículas pode ser definido como:
"O problema da correta seleção da proporção e do tamanho adequado dos
materiais particulados, de forma que os vazios maiores sejam preenchidos
com partículas menores, cujos vazios serão novamente preenchidos com
partículas ainda menores e assim sucessivamente" (McGEARY, 1961,
apud OLIVEIRA, 2000, p.119).
87
A Figura 3.18 apresenta o efeito da quantidade e do tamanho de partículas no
empacotamento em cinco situações:
(a) Sistema monodisperso
(b) Máxima densidade de
empacotamento teórica
(c) Deficiência de partículas
pequenas
(d) Deficiência de partículas
grandes
(e) Distribuição inadequada de
tamanhos de partículas
Figura 3.18 – Sistemas de partículas
Fonte: Oliveira et al.(2000), p.120.
Empacotamentos com menor porosidade podem ser obtidos se os vazios existentes
entre as partículas nas monodispersões forem preenchidos por partículas menores
que eles. Portanto, segundo Oliveira et al. (2000), a distribuição granulométrica do
sistema determina o aumento ou não da densidade de empacotamento. Além da
granulometria e porosidade, outros fatores também afetam o empacotamento, tais
como a morfologia e a densidade das partículas.
De acordo com Oliveira et al. (2000), existem modelos de empacotamento de
partículas, que levam em consideração o efeito da distribuição granulométrica, tais
como Furnas, Westman e Hugill, Andreasen. Os modelos de Furnas e Andreasen
são considerados como os mais consistentes e fundamentais para o estudo. No
Modelo de Furnas, o empacotamento máximo ocorre quando as partículas finas
preenchem completamente os vazios existentes entre as maiores. No Modelo de
Andreasen, todos os diâmetros de partículas podem estar presentes (distribuição
contínua de partículas). Os pesquisadores Funk e Dinger realizaram uma extensa
análise comparativa entre os modelos de empacotamento e provaram que os
modelos de Furnas e Andreasen convergem matematicamente para a equação,
88
conhecida como modelo de Alfred, apresentada a seguir na Equação 3.1:
CPFT = D
p
q
– D
s
q
x 100 (3.1)
D
L
q
– D
s
q
onde:
CPFT = porcentagem acumulada de partículas menores que D
p
(%);
D
p
= diâmetro da partícula (mm);
D
L
= diâmetro da maior partícula (mm);
D
s
= diâmetro da menor partícula (mm);
q = módulo ou coeficiente da distribuição.
Os trabalhos de Funk e Dinger mostraram, por simulações computacionais, que o
valor do coeficiente "q", que realmente propicia a máxima densidade de
empacotamento, é 0,37. No modelo de Alfred, deve-se chegar a misturas com
melhores resultados de massa específica, resistência à compressão e absorção de
água. A Figura 3.19 apresenta o gráfico do Modelo de Alfred.
Figura 3.19 - Distribuição granulométrica segundo modelo de Alfred
Fonte: Oliveira et al. (2000).
89
3.10 Estudo da compactação de partículas a partir da análise do
ensaio de compactação
A compactação é um processo que visa a melhorar as propriedades do material, por
meio da compressão dele e por meio de uma determinada energia mecânica. No
caso de uma mesma distribuição granulométrica submetida a diferentes técnicas de
compactação pode-se gerar empacotamentos distintos (Figura 3.20).
(a)
(b) Faixa superior representa redução do volume
Figura 3.20 – (a) Camadas monodispersas; (b) Camadas submetidas à vibração
Fonte: Oliveira (2000), p.132.
Na compactação, algumas das propriedades geotécnicas são melhoradas, tais
como: densidade, resistência ao cisalhamento e capacidade de suporte, retratada
pelo Califórnia Bearing Ratio (CBR). A compactação também reduz o índice de
vazios, a permeabilidade, a contração e a compressibilidade (Souza Júnior , 2005).
Ainda de acordo com Souza Júnior (2005), com PROCTOR, em 1933, surgiram os
primeiros trabalhos sobre a compactação de aterros. A partir daí, ocorreu grande
evolução nas técnicas de compactação, que antes eram realizadas de forma
empírica. Proctor então desenvolveu um ensaio dinâmico para determinação
experimental da curva de compactação. Ele observou que a massa específica,
resultante da aplicação de uma determinada energia de compactação, é função do
teor de umidade do solo, durante a compactação. Para umidades muito baixas, o
atrito é alto e prejudica a redução dos vazios. À medida que se aumenta o teor de
umidade, verifica-se um maior efeito de lubrificação entre os grãos, o que facilita a
saída do ar contido no solo e o aumento da massa específica. A partir de um
determinado teor de umidade, a água impede a expulsão do ar, não reduz o atrito e
90
nem influencia no rearranjo das partículas do solo, impedindo que a compactação
tenha mais eficiência no acréscimo de densidade. A Figura 3.21 mostra uma curva
típica de compactação, onde o teor de umidade ótima (h
ot
) é representado pelo
ponto de inflexão da curva, referente à energia aplicada no ensaio de compactação,
em que se obtém a massa específica seca máxima (γs
máx
.).
Figura 3.21 - Curva de compactação
Fonte: Souza Júnior (2005), p.7.
Verifica-se no gráfico da Figura 3.21, que a compactação depende da umidade do
material, da energia e do tipo de compactação empregada, o que é afirmado por
Sowers [19--], que ainda ressalta a influência do tipo de partículas que compõem o
material.
3.11 Uso do resíduo como uma adição mineral no ladrilho
hidráulico
Segundo Dal Molin (2005), as adições minerais são usadas na construção civil
desde a Antiguidade. Na Grécia, em 1500 a.C., adotava-se um material de origem
vulcânica para execução de várias obras. Mais tarde, surgiram outros materiais
usados como adição, como a argila calcinada. Nos dias atuais, as adições minerais
normalmente usadas são resíduos provenientes de outras indústrias.
A incorporação de adições minerais na produção de materiais à base de cimento
91
resulta na melhoria das características técnicas, pois modificam a estrutura interna
da pasta de cimento. As adições minerais, de acordo com sua ação físico-química,
podem ser classificadas em: material pozolânico; material cimentante e fíler.
O material pozolânico é definido como um material silicoso ou sílico-aluminoso que
por si só possui pouca ou nenhuma propriedade cimentícia, mas, quando finamente
dividido e em presença de umidade, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio,
à temperatura ambiente, para formar compostos com propriedades cimentantes, de
acordo com a NBR12653/1992. A sílica ativa, a cinza de casca de arroz e a
pozolana natural são exemplos de material pozolânico.
No caso do material cimentante, este se auto-hidrata lentamente e, se for colocado
em presença de hidróxido de cálcio e gipsita, sua hidratação é acelerada, como é o
caso da escória de alto forno.
Já o fíler é uma adição mineral finamente dividida sem atividade química, ou seja,
sua ação se resume a um efeito físico de empacotamento granulométrico e ação
como pontos de nucleação, ativando a hidratação dos grãos de cimento (NEVILLE,
1997). Calcáreo, pó de quartzo e pó de pedra são materiais considerados como fíler.
O efeito físico do fíler, também denominado efeito microfíler, conduz ao aumento da
densidade da mistura resultante do preenchimento dos vazios pelas minúsculas
partículas das adições, cujo diâmetro médio deve ser semelhante ao diâmetro médio
das partículas de cimento ou menor que ele. E, de acordo com Mehta e Monteiro
(1994), quanto mais fina for a adição mineral, menor a quantidade, necessária para
aumentar a coesão e, conseqüentemente, a trabalhabilidade do concreto.
Neville (1997) afirma que o fíler, quando presente no concreto (com teores de 15% a
20% da massa de cimento) otimiza propriedades, tais como: a trabalhabilidade, a
massa específica, a permeabilidade, a capilaridade, a exsudação e a tendência à
fissuração. O fíler pode ser originado de material natural ou de material mineral
inorgânico processado. E, como já descrito anteriormente, o fíler também pode ser
definido pela NBR 9935/2005, como material granular que passa pela peneira ABNT
n°100 (0,150mm). Logo o resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais, pelas
suas características e pelos estudos já realizados de seu aproveitamento, foi
considerado como um fíler a ser adicionado no ladrilho hidráulico piso tátil.
92
Capítulo 4 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Foram avaliadas inicialmente as propriedades dos ladrilhos hidráulicos fabricados no
estado do Espírito Santo. Para isso, foram obtidos ladrilhos hidráulicos piso táteis,
com idade de 28 dias, em lotes aleatórios nas fábricas, as quais foram visitadas e
denominadas de A, B e C. Os ladrilhos hidráulicos foram analisados, de acordo com
a norma NBR9457/1986, nas seguintes propriedades: absorção de água, carga de
ruptura e módulo de resistência à flexão, avaliação dimensional e resistência ao
desgaste por abrasão, seguindo os mesmos procedimentos usados na análise dos
ladrilhos hidráulicos confeccionados na pesquisa. Os resultados dos ladrilhos das
fábricas não atenderam a normalização existente. Nesse sentido foi feito um estudo
experimental de dosagens para criar uma metodologia que pudesse ser usada para
melhoria dos produtos fabricados no ES, além do estudo da inserção do resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais na composição do ladrilho hidráulico.
4.1 Programa experimental
Neste capítulo, é apresentada a metodologia usada para aproveitar o resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais na fabricação do ladrilho hidráulico piso tátil.
O programa experimental foi dividido em 6 etapas:
● amostragem dos materiais e do resíduo do beneficiamento de rochas
ornamentais;
● caracterização física, química e de microestrutura dos componentes do
ladrilho hidráulico piso tátil e do resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais, além da caracterização ambiental deste;
● verificação das propriedades mecânicas dos ladrilhos hidráulicos piso táteis
fabricados no estado do Espírito Santo;
● estudo de proporcionamento de mistura para confecção das três camadas
constituintes do ladrilho hidráulico piso tátil e verificação das propriedades de
acordo com as normas;
● confecção do ladrilho hidráulico piso tátil executado com proporcionamento
93
final do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais e verificação das
propriedades mecânicas;
● caracterização ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil com resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais.
O trabalho experimental foi realizado no Laboratório de Ensaio em Materiais de
Construção (LEMAC) na UFES. O fluxograma do Programa Experimental é
apresentado a seguir (Figura 4.1).
Figura 4.1 - Fluxograma do Programa Experimental
Amostragem dos materiais e do resíduo
Caracterização dos materiais e do resíduo
Estudo de proporcionamento de mistura e verificação das
propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil com resíduo
Caracterização ambiental do ladrilho hidráulico com resíduo
Confecção do ladrilho hidráulico piso tátil com resíduo no proporcionamento final e
verificação das propriedades
Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso
tátil dos fabricantes do ES
94
4.2 Amostragem dos materiais
4.2.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
4.2.1.1 Coleta do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
O resíduo foi coletado em empresa de beneficiamento de rochas ornamentais que
trabalha com teares de lâminas metálicas e com filtro prensa, situada no CIVIT I –
Serra – Espírito Santo (Figura 4.2). A produção da empresa é destinada ao mercado
externo. O resíduo foi coletado durante serragem de dezoito blocos de granito
provenientes da Região Norte do Espírito Santo (granitos denominados Verde Pavão
e Amarelo Santa Cecília), da Paraíba (granito denominado Bordô) e do Ceará
(granito denominado Marrom).
(a)
(b)
(c)
Figura 4.2 - (a) Tear de lâminas metálicas; (b) Blocos em processo de serragem; (c) Aspersão de
lama abrasiva sobre bloco em processo de serragem
A coleta do resíduo foi feita no local da descarga do filtro prensa, em pilha
15
de
aproximadamente 5 m
3
, seguindo o prescrito na NBR 10007/2004. Foram coletadas
amostras de 4 pontos de amostragem em três seções (do topo, do meio e da base)
com auxílio de pá e transporte de carrinho de mão. O volume de material coletado,
que se apresentava bem consistente, foi identificado e acondicionado em dois
tambores vedados e transportados para o LEMAC-UFES.
As etapas da coleta do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais na
15
Pilha ou monte: qualquer acúmulo de resíduo não contido, que não apresente escoamento superficial
(NBR10007/2004, p.1).
95
empresa são apresentadas na Figura 4.3.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.3 – (a) Pilha de material sob filtro prensa; (b) Coleta do material; (c) Acondicionamento
em tambores
4.2.1.2 Estocagem do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
Os tambores com o resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais foram
dispostos no LEMAC-UFES. O resíduo foi então retirado dos tambores com auxílio
de conchas metálicas, formando torrões de diversos tamanhos (Figura 4.4).
(a)
(b)
Figura 4.4 – (a) Torrões úmidos de resíduo na coleta; (b) Torrões de resíduo durante
secagem ao ar
O resíduo foi disposto sobre lona plástica sob sol durante três dias e depois, em
local coberto para secagem ao ar. O resíduo permaneceu em processo de secagem
em lona plástica por 20 dias, sendo homogeneizado com rastelos de madeira e com
reviramento de todo material na lona, procedimento executado pelo menos duas
96
vezes por dia (Figura 4.5).
(a)
(b)
Figura 4.5 - (a) Secagem do resíduo ao sol; (b) Secagem do resíduo ao ar
4.2.1.3 Destorroamento do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
Após secagem, foi determinada umidade do resíduo a partir de cinco amostras. Em
seguida, foi feito o destorroamento de todo o material no triturador de blocos marca
Permaq. A Figura 4.6 apresenta detalhes do destorroamento.
(b)
(a)
(c)
Figura 4.6 - (a) Triturador de blocos; (b) Resíduo a ser destorroado; (c) Processo de
destorroamento
Após o destorroamento, o resíduo é apresentado na Figura 4.7.
97
(a)
(b)
Figura 4.7 - (a) Aspecto do resíduo após destorroamento; (b)
Acondicionamento do resíduo após o destorroamento
4.2.1.4 Peneiramento do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
O resíduo após destorroamento foi peneirado mecanicamente em peneira de
abertura de malha 0,600mm para uso do material passante. Após o peneiramento, o
resíduo foi disposto sobre lona plástica e foi feita a homogeneização do material com
auxílio de rastelo de madeira e reviramento da lona (Figura 4.8).
(a)
(b)
(c)
Figura 4.8 - (a) Peneiramento; (b) Aspecto do resíduo após peneiramento; (c) Homogeneização
do resíduo após peneiramento
O resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais peneirado, foi armazenado com
4,4% de umidade, totalizando 330 Kg de resíduo, que foram identificados e
armazenados dentro de tambores tampados até as datas de uso (Figura 4.9).
98
(a)
(b)
Figura 4.9 - (a) Sacolas com resíduo; (b) Resíduo armazenado em tambores
4.2.2 Agregado miúdo
A areia e o pó de pedra usados seguiram o prescrito na norma NBR 7211/2005
(Figura 4.10). A amostragem feita seguiu a NBR NM 26/2001. Os agregados foram
secos ao ar sobre lonas em local coberto e homogeneizados constantemente com
rastelos de madeira e por reviramento da lona. Após secagem ao ar, foram
acondicionados em caixas plásticas.
(a)
(b)
Figura 4.10 - (a) Areia usada; (b) Pó de pedra usado
99
4.3 Caracterização dos materiais
4.3.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
O resíduo foi caracterizado nos aspectos químico, físico e ambiental. A análise física
foi realizada no LEMAC-UFES. A análise química, mineralógica e a granulometria a
laser foram realizadas no Setor de Caracterização Tecnológica do Centro de
Tecnologia Mineral (CETEM)-RJ.
4.3.1.1 Análise física
O Quadro 4.1 mostra os ensaios realizados no resíduo e as normas pertinentes.
Ensaio
Norma
Massa específica
NBR NM 23/2001
Área específica
NBR NM 76/1998
Granulometria via seca e via úmida
NBR NM 248/2003
Finura # 0,075mm
NBR 11579/1991
Massa unitária no estado solto e
Massa unitária no estado compactado
NBR NM 45/2006
Determinação de umidade
-
Quadro 4.1 - Ensaios de caracterização do resíduo
A granulometria a laser do resíduo foi realizada no CETEM-RJ em equipamento
Mastersizer 2000, acessório MU da Malvern Instruments. O material foi disperso em
água deionizada e mantido sob agitação de 1500 rpm por 40 minutos. No cálculo da
distribuição de tamanho de partícula foi usada a teoria de Fraunhoffer. As análises
foram realizadas em duplicata, sendo cada medida a média de cinco leituras.
No ensaio de massa unitária, que seguiu a NBR NM 45/2006 (Métodos A e C),
realizado no LEMAC-UFES, foi calculado o índice de volume de vazios do resíduo
(Ev) em porcentagem (%) seguindo equação descrita na referida norma.
100
4.3.1.1.1 Determinação das umidades do resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais na amostragem e após processo de secagem
Foram coletadas 5 amostras para determinação da umidade do resíduo na saída do
filtro prensa, durante a amostragem do material. As amostras foram acondicionadas
e transportadas para o LEMAC-UFES. Foi verificada a massa úmida das amostras e
em seguida foram levadas à estufa à 110°C por 24 horas, depois foram resfriadas no
dessecador e foi feita medida da massa seca das amostras. A umidade foi calculada
seguindo a Equação 4.1.
h = (m
u
– m
s
) x 100 (4.1)
m
s
onde:
h = umidade da amostra (%);
m
u
= massa úmida da amostra (g);
m
s
= massa da amostra seca em estufa (g).
Após o período de secagem ao ar, foram coletadas 5 amostras de resíduo para
determinação da umidade. O procedimento adotado para realização do ensaio foi
idêntico ao usado na determinação da umidade do resíduo na coleta sob filtro
prensa. O cálculo da umidade seguiu a Equação 4.1.
4.3.1.2 Análise mineralógica
Na análise mineralógica do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais, o
difratograma de raios-X (DRX) da amostra, obtido pelo método do pó, foi coletado
em um equipamento Bruker-D4 Endeavor, nas seguintes condições de operação:
radiação Co Kα (35 kV/40 mA); velocidade do goniômetro de 0,02
o
2θ por passo
com tempo de contagem de um segundo por passo e coletados de 5 a 80º 2θ. As
interpretações qualitativas de espectro foram efetuadas por comparação com
padrões contidos no banco de dados PDF02 (ICDD, 2006) em software Bruker
Diffrac
Plus
.
101
4.3.1.3 Análise química
Foi feita por meio de Fluorescência de raios X. As amostras foram preparadas por
prensagem do material sob pressão de 20 ton. As pastilhas obtidas foram analisadas
em espectrômetro de fluorescência de raios X BRUKER-AXS, modelo S4 - Explorer,
equipado com tubo de Rh. Para obtenção da análise química semi-quantitativa, o
espectro gerado a partir da amostra foi avaliado pelo software Spectra plus v.1.6 no
modo standerless method, sem curva de calibração específica.
4.3.1.4 Análise ambiental
A caracterização ambiental do resíduo foi realizada pela empresa Quimiplan
Análises e Consultoria Ltda., situada no ES, e seguiu o prescrito nas normas NBR
10004/2004, NBR 10005/2004 e NBR 10006/2004. O método de análise da amostra
foi "Standard Methods for the examination of water and wastewater 20
th
edition".
4.3.2 Aglomerante hidráulico
O aglomerante hidráulico usado foi o cimento Portland CPIII–40-RS, que atende aos
limites descritos na Norma NBR 5735/1991. O Quadro 4.2 mostra os ensaios de
caracterização realizados com o cimento Portland CPIII-40-RS pelo fabricante
Ensaio
Norma
Água da pasta de consistência normal
NBR NM 43/2003
Superficie específica Blaine
NBR NM 76/1998
Tempos de início e fim de pega
NBR NM 65/2003
Massa específica
NBR NM 23/2001
Finura na #200
NBR 11579/1991
Resistência à compressão axial
NBR 7215/1996
Expansibilidade de Le Chatelier
NBR 11582/1991
Quadro 4.2 - Ensaios de caracterização do aglomerante hidráulico
102
Foram realizados no LEMAC-UFES os ensaios de massa unitária no estado solto e
no estado compactado de acordo com a NBR NM 45/2006, que se aplica a
agregados. O procedimento seguiu exatamente como descrito na norma, mesmo se
tratando de um material fino.
4.3.3 Agregado miúdo
Foram usados como agregados miúdos: areia natural de jazida, proveniente de Vila
do Riacho em Aracruz-ES (com granulometria inferior à da peneira de abertura de
malha 4,800 mm) e pó de pedra, denominado de BF, proveniente de britador situado
em Colatina-ES, de acordo com especificação descrita na norma NBR 7211/2005. O
Quadro 4.3 mostra os ensaios de caracterização realizados nos agregados.
Ensaio
Norma
Granulometria
NBR NM 248/2003
Massa específica e absorção
NBR NM 52/2003
Massa unitária no estado solto
NBR NM 45/2006
Teor de materiais pulverulentos
NBR NM 46/2003
Teor de torrões de argila
NBR 7218/1987
Impureza orgânicas
NBR NM 49/2001
Coeficiente médio de inchamento
NBR 6467/1987
Quadro 4.3 - Ensaios de caracterização dos agregados
4.3.4 Pigmento
Foi utilizado pigmento à base de óxido de ferro sintético fabricado pela Bayer S.A.,
denominado Bayferrox 732, que é vendido em forma de pó em embalagens de 25
Kg. A quantidade de pigmento no ladrilho hidráulico (que pode variar de 1% a 7%
em relação à massa de cimento) foi estipulada em 3% em relação à massa de
cimento na camada superior, seguindo a NBR 9457/1986. O pigmento foi dosado em
massa e adicionado à mistura anidra e depois todo o material seco à água. As
informações técnicas do produto foram fornecidos pelo fabricante Lanxess
Energizing Chemistry (Quadro 4.4).
103
Tipo
Pigmento vermelho
Aspecto
Pó
Denominação química
Óxido de ferro - Fe
2
O
3
Colour Index
Pigment red 101(77491)
CAS-Nr.
1309-37-1
Dados técnicos
Retenção malha 325 Mesh
Máximo 0,3%
Norma ASTM D-185
pH
Mín. 3,0 máx. 6,0
Norma ASTM D-1208
Dados técnicos informativos
Fe
2
O
3
Mín. 94% máx. 99%
Norma ASTM D-50
Umidade
Máx. 0,5%
Norma ASTM D-280
Absorção de óleo
Aprox. 23 g/100g
Norma ASTM D-281
Sais solúveis
Máx. 0,5%
Norma ASTM D-1208
Forma da partícula
Acircular
Densidade específica
Aprox.4,7 g/cm
3
Norma ASTM D-153-75
Densidade aparente
Mín. 0,7g/cm
3
máx. 1,1g/cm
3
Norma DIN ISO-787-11
Quadro 4.4 - Informações técnicas do pigmento
Fonte: Lanxess (2003).
4.4 Estudos de proporcionamento da 1ª camada do ladrilho
hidráulico piso tátil
Os estudos de proporcionamento da 1ª camada foram baseados nos estudos de
fluxo, que são importantes, pois a pasta formada deve fluir para a 2ª camada de
maneira a não dificultar a desforma do ladrilho hidráulico piso tátil do molde após
prensagem, além da necessidade da pasta se espalhar em toda a área do molde
para obter bom acabamento superficial do produto final.
A pasta deve ter então boa trabalhabilidade, que é muito ligada à coesão, a qual
depende da proporção de partículas finas na mistura, devendo-se estudar várias
proporções de mistura para se obter a coesão adequada, segundo NEVILLE (1997).
Logo, a influência da adição do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
nas propriedades de fluxo da pasta e na retenção de água foi estudada nos teores
de resíduo, variando de 0% a 40% em relação à massa de cimento empregada.
104
A numeração de identificação das dosagens em todos os estudos de
proporcionamento nas três camadas do ladrilho hidráulico foram feitas de acordo
com o seguinte critério: o primeiro algarismo representa o número da camada em
estudo, que foi sucedido da letra C (camada) e o segundo algarismo representa a
ordem de execução das dosagens.
4.4.1 Estudos de fluxo e determinação da densidade na pasta
Foram estudados os aspectos do comportamento do fluxo da pasta da 1ª camada
(composta por cimento, água, pigmento e resíduo nas porcentagens de 0%, 10%,
20%, 30% e 40% em relação à massa de cimento) por meio dos ensaios do
espalhamento no mini-slump e de determinação do índice de fluidez no funil de
Marsh, além da determinação da densidade.
4.4.1.1 Ensaio de espalhamento
O ensaio de espalhamento, também chamado de ensaio de mini-slump
16
, seguiu a
metodologia proposta por Gomes (2002). O ensaio tem como objetivo estudar o
comportamento das pastas com ou sem adições minerais (CALMON, 2007) e assim
encontrar a dosagem ótima da relação entre fino e cimento.
Nesse ensaio, foi usado um cone de Abrams em escala reduzida com diâmetro de
topo de 19mm, diâmetro de base de 38mm e altura de 57mm, uma base de vidro e
sob ela uma folha de papel milimetrada, tal como usado em Gomes (2002). Foi feita
dosagem e homogeneização da pasta. Em uma base plana, foram dispostos e
umedecidos a mesa e o mini cone, o qual foi preenchido até o topo em única
camada com a pasta. Após esse procedimento, levantou-se rapidamente o cone na
direção vertical. Sobre o vidro foram medidos com paquímetro os dois diâmetros
perpendiculares do espalhamento e depois foi calculado o valor médio (D
m
) entre as
duas medidas. Não foi medido o tempo de espalhamento da pasta a 115mm de
diâmetro (T
115
), pois, por meio de ensaios preliminares, foi observado que esse valor
16
Segundo Gomes (2002), Kantro (1980) desenvolveu o teste de mini-slump que consiste em um
slump test em pasta.
105
não seria obtido para todas os teores de resíduo, não possibilitando assim
correlações. Foram feitas cinco determinações do espalhamento para cada
porcentagem de resíduo na pasta em duas séries de ensaios. Detalhes do ensaio
são apresentados na Figura 4.11.
(a) Cone preenchido com pasta
(b) Medida do espalhamento da pasta com
40% de resíduo
Figura 4.11 - (a); (b) Etapas do ensaio de mini-slump
4.4.1.2 Ensaio de determinação do índice de fluidez
O ensaio para determinação do índice de fluidez da pasta pelo Funil Marsh seguiu a
NBR 7682/1983, em que o índice de fluidez é a medida do tempo em segundos, que
1000 cm
3
de pasta levam para escoar pelo funil Marsh, o qual consiste em um funil
com abertura inferior de 8mm.
A pasta foi preparada e homogeneizada e depois foi vertida no funil até a marca
existente de 1000 cm
3
com a abertura inferior vedada. Em seguida, foi liberado o
fluxo na saída do funil e iniciada a contagem do tempo gasto para a pasta escoar e
preencher 1000cm
3
na proveta.
Foram feitas quatro determinações do espalhamento para cada porcentagem de
resíduo na pasta em duas séries de ensaios. A Figura 4.12 apresenta o
equipamento usado e as etapas do processo do ensaio.
106
(a)
(b)
(c)
Figura 4.12 - (a) Enchimento do Funil Marsh; (b) Conjunto para ensaio de determinação do
índice de fluidez; (c) Ensaio em andamento
4.4.1.3 Ensaio de determinação da densidade da pasta
A densidade foi obtida por meio do valor da massa medido na balança para um
volume de 1000cm
3
de pasta contida na proveta utilizada no ensaio de índice de
fuidez. Foi calculado o valor médio de quatro determinações para cada porcentagem
de resíduo na pasta em duas séries de ensaios.
4.4.2 Estudo da retenção de água da pasta
A retenção de água é a capacidade da argamassa no estado fresco de manter sua
consistência ou trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam perda
de água. A área específica dos materiais constituintes é um dos fatores que
influenciam o aumento da retenção de água, além do teor de cal existente na
argamassa, segundo Cincotto et al. (1995).
O estudo de retenção de água na pasta da 1ª camada foi feito por meio do ensaio de
determinação da retenção de água da pasta seguindo a NBR 14992/2003 – Anexo
B. Foi feito ensaio para porcentagens de resíduo de 0%, 10%, 20%, 30% e 40% na
pasta. A pasta foi misturada e em seguida foi vertida no molde metálico e retirado o
excesso de material. Foi colocada a pasta no molde em contato com o papel–filtro e,
após dez minutos, foi feita a medição com paquímetro dos quatro diâmetros
formados pelo espalhamento da água na superfície (Figura 4.13).
107
(a)
(b)
Figura 4.13 – (a) Ensaio de retenção de água em andamento; (b) Papel-filtro com
marcação dos diâmetros após retirada do molde
4.4.3 Estudo da adição de basalto
Foi feito o estudo da adição de basalto na 1ª camada do ladrilho hidráulico piso tátil
para melhoria da resistência ao desgaste por abrasão dele, já que a 1ª camada é a
principal responsável por essa propriedade.
O basalto apresenta alta resistência à compressão com valor médio de 220 MPa.
Pode-se considerar que a resistência à compressão e a resistência à abrasão são
propriedades interligadas e dizer que o basalto apresenta alta resistência à abrasão
(NETO, 2005). Pretendia-se ocupar os vazios existentes na pasta da 1ª camada com
um material de elevada dureza, logo o basalto tinha as características adequadas
para a tentativa.
Foi feita a caracterização do basalto existente no LEMAC-UFES, que apresentava
tamanho de partículas na faixa granulométrica de 0,600mm a 0,300mm, por meio
dos ensaios de análise granulométrica e de determinação da massa específica. A
massa específica do basalto, obtida por intermédio do ensaio da NBR NM 52/2003,
foi de 2,958 g/cm
3
.
A análise granulométrica foi feita por meio de peneiramento, por via seca, de acordo
com a norma NBR NM 248/2003 (Tabela 4.1). Foram inseridas as peneiras n°40 e
n°80 na seqüência da série normal, de modo a verificar a quantidade de partículas
de basalto nessas peneiras, que são especificadas na NBR9457/1986.
108
Tabela 4.1 - Granulometria do basalto
PENEIRA
Porcentagem
retida(%)
Porcentagem
retida
acumulada(%)
n° - #(mm)
30 - 0,600
88,1
88,1
40 - 0,420
9,5
97,5
50 - 0,300
1,9
99,4
80 - 0,175
0,5
99,9
100 - 0,150
0,0
99,9
Fundo
0,1
100,0
TOTAL(%)
100,00
Em Tristão (2005), a massa unitária obtida da areia de pedra com grãos
compreendidos entre os diâmetros 0,600mm e 0,300mm foi de 1,183 Kg/dm
3
. Foi
então adotado para a massa unitária do basalto o valor de 1,2 Kg/dm
3
para os
cálculos da quantidade a ser adicionada dele na 1ª camada. Sabendo que o ladrilho
hidráulico piso tátil possui área quadrada de lado 20cm e altura da camada de
0,5cm, o volume da 1ª camada é 200cm
3
(0,2dm
3
). Logo a massa de basalto para
ocupar os vazios da pasta é de 1,2x0,2=240g. Foi adotado o valor de 200g de
basalto a ser adicionado à 1ª camada.
O Quadro 4.5 apresenta a dosagem do ladrilho hidráulico piso tátil com a 1ª camada
com adição de basalto, denominada de 1C1.
Dosagem 1C1
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Basalto
Água
Camadas
1ª
1
0
0,5
0,06
2
0,9
2ª
1
0
3
0
0
0
3ª
1
2,26
0,74
0
0
0,35
Quadro 4.5 - Dosagem 1C1 (em massa) com basalto
Foram moldados ladrilhos hidráulicos com a 1ª camada com basalto (1C1) para
verificar a influência na resistência ao desgaste por abrasão do ladrilho hidráulico de
acordo com a NBR 12042/1992. Para comparar o resultado do desgaste, foram
moldados ladrilhos hidráulicos sem adição de basalto na 1ª camada com a dosagem
descrita no Quadro 4.6 (1C2). O ensaio de determinação do desgaste foi realizado
com os corpos-de-prova na idade de 35 dias.
109
Dosagem 1C2
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Basalto
Água
Camadas
1ª
1
0
0,2
0,03
0
0,7
2ª
1
0
3
0
0
0
3ª
1
2,26
0,74
0
0
0,35
Quadro 4.6 - Dosagem 1C2 (em massa) sem basalto
4.4.4 Estudo da modificação do proporcionamento de resíduo
Foi feita a dosagem da 1ª camada com 30% de resíduo, em relação à massa de
cimento, para verificar a possibilidade do aumento (em 10%) do teor de resíduo
usado nessa camada. Foram mantidas inalteradas as dosagens das outras
camadas, como mostra o Quadro 4.7. O aspecto visual do ladrilho hidráulico piso
tátil, durante processo de moldagem, apresentava necessidade de mais água.
Dosagem 1C3
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0,3
0,03
0,7
2ª
1
0
3
0
0
3ª
1
1,6
0,4
0
0,25
Quadro 4.7 - Dosagem 1C3 (em massa) com 30% de resíduo
4.5 Procedimentos de produção do ladrilho hidráulico piso tátil
4.5.1 Confecção do molde metálico
Durante o estudo da pasta da 1ª camada, foi confeccionado o molde em ferro
fundido a ser usado, que seguiu as especificações das normas NBR 9457/1986 e
NBR 9050/2004, já descritas no capítulo 2. O molde consta de três partes: fundo
com relevo pastilhado e alças laterais, cantoneira que forma a lateral e tampa
(Figura 4.14).
110
Figura 4.14 - Molde metálico fabricado para moldagem do ladrilho
4.5.2 Dosagem e mistura dos materiais
Os procedimentos de dosagem e de mistura do ladrilho hidráulico
piso tátil foram os seguintes: todos os materiais das três camadas
foram dosados em massa. Os materiais da 1ª camada foram
misturados em argamassadeira de eixo vertical marca EMIC
modelo SD 71B (Figura 4.15). A mistura dos materiais da 1ª
camada obedeceu a seqüência de lançamento de água no
recipiente para depois lançar a mistura anidra já homogeneizada
entre si. Os materiais da 2ª camada foram misturados por
reviramento dentro de sacolas, por se tratar de mistura de
materiais finos e secos.
Figura 4.15 -
Argamassadeira
E os materiais da 3ª camada foram misturados manualmente
17
, iniciando a mistura
com os materiais secos e depois adicionando a água
4.5.3 Moldagem do ladrilho hidráulico piso tátil
A moldagem do ladrilho hidráulico piso tátil foi feita em três camadas lançadas e
espalhadas manualmente e niveladas com gabarito feito com régua plástica no
molde. Em seguida, os ladrilhos foram prensados. Foi usado óleo mineral como
desmoldante no fundo, laterais e tampa para impedir aderência da argamassa no
molde metálico. A Figura 4.16 apresenta as etapas de moldagem do ladrilho
hidráulico piso tátil no LEMAC-UFES.
17
A 3ª camada tratava-se de uma mistura muita seca que inviabilizava o uso da argamassadeira.
111
(a) Moldagem da 1ª camada
(b) Moldagem da 2ª camada
(c) Moldagem da 3ª camada
(d) Prensagem na prensa hidráulica
Figura 4.16 - Etapas da fabricação do ladrilho hidráulico no LEMAC-UFES
4.5.4 Prensagem do ladrilho hidráulico piso tátil
A prensagem do ladrilho hidráulico piso tátil foi feita imediatamente após o
preenchimento do molde com as três camadas na prensa hidráulica semi-
industrial
18
, com capacidade máxima de prensagem de 300Kgf/cm
2
,
adaptada para a
prensagem do ladrilho hidráulico. Foram realizadas prensagens com pressão,
variando de 200Kgf/cm
2
a 250Kgf/cm
2
, e foi estipulado o tempo de cinco segundos
de aplicação da pressão.
18
Prensa hidráulica fabricada pelo Grupo MEC (fabricante de máquinas semi-industriais, situado em
Vitória-ES) para atender ao LEMAC-UFES.
112
4.5.5 Cura do ladrilho hidráulico piso tátil
A cura trata dos procedimentos destinados a promover a hidratação do cimento,
consistindo do controle do tempo, temperatura e condições de umidade. É
recomendado um período de cura úmida de, no mínimo, sete dias para concretos
(MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Devido à falta de uma metodologia para cura do ladrilho hidráulico prensado e à
diversidade de informações obtidas nas visitas às fábricas, foi adotado o seguinte
procedimento: todos os ladrilhos hidráulicos permaneceram estocados na posição
vertical por 24 horas ao ar após prensagem e, em seguida, foram levados à câmara
úmida e curados imersos em água por sete dias. Depois deste período, foram
retirados e estocados verticalmente ao ar livre até a data dos ensaios, ou seja, 28
dias após moldagem. As etapas de cura são apresentadas na Figura 4.17.
(a)
(b)
Figura 4.17 – (a) Ladrilhos em cura ao ar; (b) Cura imersa
4.6 Tentativas preliminares de proporcionamento e de prensagem
do ladrilho hidráulico piso tátil
Foram feitas tentativas de proporcionamento nas três camadas do ladrilho hidráulico
sem adição de resíduo com base na proporção em massa 1:3 (cimento:areia) que
permitissem a desforma do ladrilho do molde metálico sem quebras após prensagem
na prensa hidráulica. Já que, nas visitas às Fabricas e na literatura estudada, foi
constatado que não existe uma metodologia de dosagem para o ladrilho hidráulico
piso tátil, principalmente com relação à quantidade de água em cada camada.
A numeração de identificação das séries de dosagem nessa etapa de tentativas
preliminares de proporcionamento do ladrilho hidráulico foram feitas de acordo com
113
o seguinte critério: o algarismo representa a ordem de execução das dosagens que
foi precedido das letras TP (tentativa preliminar).
A 1ª tentativa de moldagem do ladrilho hidráulico, denominada de TP1, seguiu a
dosagem descrita no Quadro 4.8.
Dosagem TP1
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0
0,03
0,60
2ª
1
3
0
0
0,20
3ª
1
3
0
0
0,40
Quadro 4.8 - Dosagem TP1 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo
Verificou-se que houve excesso de água no ladrilho hidráulico, que não desformou
do molde. Na 2ª tentativa, foi aumentada a quantidade de material seco na 2ª
camada e eliminada a água, ou seja, a relação água/cimento (a/c) foi zero. Na 3ª
camada, foi diminuída a quantidade de água para a/c=0,10. Verificou-se novamente
que houve excesso de água no ladrilho hidráulico: ele não desformou (Figura 4.18).
(a)
(b)
Figura 4.18 - (a); (b) Aspectos do ladrilho aderido ao molde
Foi então feita a 3ª tentativa (TP3). Diminuiu-se a quantidade de água nas três
camadas. Na 1ª camada, foram feitas tentativas com relação a/c de 0,30 a 0,50,
obtendo-se perfeita homogeneização apenas para relação a/c de 0,50 (Quadro 4.9).
Dosagem TP3
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0
0,03
0,50
2ª
1
3
0
0
0
3ª
1
3
0
0
0
Quadro 4.9 - Dosagem TP3 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo
114
Verificou-se que o ladrilho hidráulico ficou muito seco e não houve sucesso na
desforma. Voltou-se a adicionar água na 3ª camada, usando relação a/c=0,10,
novamente não houve sucesso na desforma.
Nessa etapa, foi feita medição com paquímetro das espessuras das três camadas do
ladrilho hidráulico, obtendo-se: 1ª camada: 4mm; 2ª camada: 9mm e 3ª camada:
8mm, totalizando 21mm de espessura total. De acordo com a NBR 9457/1986, a
espessura da 2ª camada deveria ser diminuída para 5mm. Então na 4ª tentativa foi
diminuída a quantidade de material da 2ª camada, foi aumentada a relação a/c da 1ª
camada de 0,50 para 0,60 e manteve-se a relação a/c da 3ª camada em 0,10. Não
houve sucesso na desforma, como pode ser visto na Figura 4.19.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.19 - (a) Ladrilho prensado; (b); (c) Aderência do ladrilho no molde
Foi feita a 5ª tentativa, apenas aumentando a relação a/c da 3ª camada para 0,20.
Até essa tentativa, as pastilhas da forma de ferro fundido do ladrilho estavam com a
superfície áspera, foram então lixadas. Não houve sucesso na desforma.
Verificou-se que o problema da desforma parecia estar ligado à 1ª camada; então foi
modificada a quantidade de água dessa camada, mantiveram-se inalteradas as
outras camadas e foram moldados ladrilhos na 6ª tentativa (TP6) (Quadro 4.10).
Dosagem TP6
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0
0,03
0,70
2ª
1
3
0
0
0
3ª
1
3
0
0
0,20
Quadro 4.10 - Dosagem TP6 (massa) do ladrilho sem adição de resíduo
Não houve sucesso na desforma dos ladrilhos da 6ª tentativa. Na 7ª, 8ª e 9ª
tentativas, foi diminuída a quantidade de cimento na 3ª camada e a relação a/c foi
115
mantida em 0,20. Não desformou novamente. Verificou-se que a quantidade de
água nas três camadas influenciava na desforma, pois deveria haver água suficiente
na 1ª e 3ª camadas para serem absorvidas em parte pela 2ª camada. Desta forma, a
1ª camada iria adquirir uma consistência suficiente para se separar do molde. Na
prensagem, as quantidades de água das três camadas se misturaram. A outra
possibilidade da 1ª camada adquirir mais consistência seria com adição de um
material fino e inerte, ou seja, justamente a adição do resíduo de beneficiamento de
rochas ornamentais em questão.
Na 10ª tentativa, foi adicionado resíduo na 1ª camada em 10% da massa de cimento
e as dosagens das outras camadas não foram alteradas em relação à 6ª tentativa.
Houve melhoria na desforma com partes do ladrilho que soltavam da forma. Passou-
se a adicionar 20% de resíduo na 1ª camada. Foram feitas 11ª e 12ª tentativas, nas
quais a desforma ocorreu com quebras.
Nas tentativas 13ª e 14ª, foi alterada a relação a/c da 1ª camada para 0,65. O
ladrilho hidráulico não desformou. Na 15ª tentativa, foi adicionado resíduo nas três
camadas. A dosagem TP15 é apresentada no Quadro 4.11.
Dosagem TP15
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0,2
0,03
0,70
2ª
1
0
3
0
0
3ª
1
2,7
0,3
0
0,20
Quadro 4.11 - Dosagem TP15 (massa) com adição de resíduo
Foi então obtido sucesso na desforma do ladrilho hidráulico após prensagem na
prensa hidráulica.
Apesar da desmoldagem ter ocorrido sem quebras na
dosagem TP15, verificou-se, pelo aspecto visual, a
falta de água na 3ª camada.
O ladrilho desmoldado sem quebras está apresentado
na Figura 4.20
Figura 4.20 – Ladrilho
desmoldado sem quebras
116
4.7 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil
Os ladrilhos hidráulicos piso táteis confeccionados no decorrer da pesquisa foram
submetidos à avaliação de suas propriedades, na idade de 28 dias, para
atendimento da norma NBR9457/1986 (Quadro 4.12).
Propriedades
Normas dos ensaios
Limites da NBR 9457/1986
Absorção de água
NBR 13818/1997- Anexo B
Máximo de 8%
Módulo de ruptura à
flexão (MRF)
NBR 13818/1997 - Anexo C
Valor médio da amostra 5 MPa
Valor individual mínimo 4,6 MPa
Resistência ao desgaste
por abrasão
NBR 12042/1992
Máximo de 3 mm em 1000m
Avaliação dimensional
NBR 13818/1997 - Anexo S
-
Espessura
NBR 9459/1986
Tolerância de ± 10%
Comprimento e largura
NBR 9459/1986
Tolerância de ± 0,2%
Determinação de massa
-
-
Avaliação Ambiental
NBR10004/2004; NBR10005/2004;
NBR10006/2004; AFNOR X 31-211
-
Quadro 4.12 – Propriedades e limites da norma dos ladrilhos hidráulicos
4.7.1 Ensaio de absorção de água no ladrilho hidráulico piso tátil
O ensaio para determinação da absorção de água dos ladrilhos hidráulicos foi
realizado segundo a NBR13818/1997 – Anexo B, usada para placas cerâmicas. Os
ladrilhos foram levados à estufa por 24 horas e secos à temperatura de (110 ± 5)°C
e resfriados em dessecador até atingirem temperatura ambiente. A seguir, foram
determinadas as massas secas (m
1
). Os ladrilhos hidráulicos foram imersos em
banho-maria com água destilada sem terem contato entre si e com lâmina de água
de 5 cm acima deles. A água foi aquecida até a fervura, mantendo-a em ebulição
durante duas horas. Após esse período, foi feita circulação de água para
resfriamento, por cerca de duas horas, até atingir temperatura ambiente. Logo após
esse processo, os ladrilhos hidráulicos foram secos superficialmente com toalha
úmida e foi feita medida da massa saturada (m
2
). A absorção de água de cada
ladrilho hidráulico foi calculada pela Equação 4.2:
Abs = m
2
– m
1
x 100 (4.2)
m
2
117
onde:
Abs = absorção de água (%);
m
1
= massa seca (g);
m
2
= massa saturada (g).
Em geral, a determinação da absorção de água se faz em relação a massa seca do
material, diferente do que se apresenta na Equação 4.2, descrita na norma NBR
13818/1997, que foi seguida nesse trabalho.
Foram realizados ensaios em todas as séries de ladrilhos hidráulicos confeccionados
e foi determinada a média aritmética dos valores de absorção de água obtidos nos
corpos de prova. Alguns detalhes das etapas do ensaio de absorção são
apresentados na Figura 4.21.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.21 – (a) Ladrilhos na estufa; (b) Ladrilhos no banho-maria; (c) Obtenção da massa
saturada do ladrilho
4.7.2 Ensaio de determinação da carga de ruptura e do módulo de resistência à
flexão no ladrilho hidráulico piso tátil
O ensaio de flexão nos ladrilhos hidráulicos foi executado de acordo com a
NBR13818/1997 – Anexo C, em máquina universal de ensaios, marca Emic com
célula de carga de 200Kgf. Os ladrilhos foram inicialmente secos em estufa à
temperatura de (110 ± 5)°C. Foram resfriados em dessecador até atingirem
temperatura ambiente. Foi medida massa seca dos ladrilhos que, em seguida, foram
ensaiados e dispostos sobre os apoios cilíndricos (roletes), na máquina do ensaio
com superfície de uso do ladrilho voltada para cima, devido à existência dos relevos.
118
Foram colocadas borrachas entre os apoios e o ladrilho hidráulico, que foi
posicionado. Os ladrilhos foram solicitados à flexão por três apoios com velocidade
de carregamento controlada de (1,0±0,2) MPa/s. Segundo Neville (1997), nesse
ensaio, a ruptura do corpo-de-prova ocorre quando é atingida a resistência à tração
na borda inferior do ladrilho, sob o carregamento central superior. A ruptura nos
ladrilhos hidráulicos ocorreu sempre no terço médio dele, o que valida o ensaio.
A carga de ruptura (CR) e o módulo de resistência à flexão (MRF) dos ladrilhos
hidráulicos foram calculados, usando a força de ruptura obtida no ensaio e seguindo
as Equações 4.3 e 4.4, respectivamente:
CR = F x L (4.3)
b
onde:
CR = carga de ruptura (N);
F = força de ruptura (N);
L = distância entre as barras de apoio (mm);
b = largura do corpo de prova ao longo da ruptura após ensaio (mm).
MRF = _ 3 x F x L__ (4.4)
2 x b x e
2
mín
onde:
MRF = módulo de resistência à flexão (MPa);
e
mín
= mínima espessura do corpo-de-prova (mm).
Foram realizados ensaios em todas as séries de ladrilhos hidráulicos confeccionados
e foi determinada a média aritmética dos valores de CR e MRF obtidos nos corpos-
de-prova. Alguns detalhes das etapas do ensaio de determinação de CR e MRF nos
ladrilhos hidráulicos estão apresentados na Figura 4.22.
119
(a)
(b)
Figura 4.22 – (a) Máquina Universal de ensaios; (b) Ruptura do ladrilho
4.7.3 Ensaio de determinação do desgaste por abrasão no ladrilho hidráulico
piso tátil
O desgaste por abrasão está associado à perda de desempenho quanto à
funcionalidade do piso, segundo Andrade (2005). O desgaste por abrasão no corpo-
de-prova deve ocorrer por atrito entre a superfície de uso e a superfície de um anel
de ferro fundido, que é continuamente abastecido com um material abrasivo.
Os ensaios de determinação de desgaste por abrasão nos ladrilhos hidráulicos
foram executados, de acordo com a NBR12042/1992, no laboratório de ensaios em
rochas do CEFETES
19
, na máquina de desgaste por abrasão, marca Maqtest
modelo LW1220.
Os corpos-de-prova foram confeccionados no LEMAC-UFES, de acordo com a NBR
12042/1992, a partir dos ladrilhos hidráulicos prensados e curados, que foram
recortados nos dois cantos opostos em formato de pastilhas quadradas com lados
medindo (7±2)mm. Em seguida, foi feito o preenchimento da espessura do corpo-de-
prova com argamassa de alta resistência, preparada conforme a NBR12041/1992,
para se alcançar 3 cm de espessura. Depois disso, os corpos-de-prova foram
submetidos à cura em câmara úmida. Em 72 horas antes do ensaio, os corpos-de-
prova foram retirados e deixados em temperatura ambiente. Na idade de 28 dias, os
corpos-de-prova foram levados ao CEFETES para realizar o ensaio propriamente
19
Unidade de Ensino Descentralizada na cidade de Cachoeiro de Itapemirim-ES pertencente ao
CEFETES – Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo.
120
dito. Inicialmente, foi feita medida inicial da espessura das peças com auxílio do
relógio comparador, em quatro pontos, nas diagonais, a 30mm do vértice. Após as
medidas iniciais, os dois corpos-de-prova (provenientes de cada ladrilho hidráulico)
foram colocados nas sapatas de acoplamento, que giram em torno do próprio eixo,
na máquina de abrasão, deslizando sobre o anel que também gira e é alimentado
com areia normal IPT n°50 na vazão de (72±6) cm
3
/min. Após o anel realizar as
primeiras 250 voltas, que equivale a 500m de percurso, os corpos-de-prova foram
limpos com escova macia e foi feita a medida da espessura nos quatro pontos nos
dois corpos-de-prova no relógio comparador. Os corpos-de-prova voltaram para
máquina de abrasão com as posições trocadas nas sapatas e eles foram submetidos
a mais 250 voltas; após isso, foram medidas as espessuras finais. O desgaste em
cada corpo-de-prova foi obtido pela média de desgaste nos quatro pontos, pela
diferença entre a leitura inicial e a leitura final. A Figura 4.23 apresenta detalhes do
ensaio de desgaste por abrasão nos ladrilhos hidráulicos.
(a) Formas para corpos-de-prova
(b) Detalhe do desgaste
(c) Medida no relógio
comparador
(d) Máquina MaqTest LW1220
(e) Sapata com corpo-de-prova
Figura 4.23 – Detalhes do ensaio de desgaste por abrasão
121
Foram analisados cinco corpos-de-prova para cada dosagem de ladrilhos
confeccionada nos estudos de resistência à abrasão, que foram realizados em:
ladrilhos hidráulicos piso táteis confeccionados no estudo de adição de
basalto na 1ª camada;
ladrilhos hidráulicos pisos táteis com a dosagem final (foco da pesquisa) e
ladrilhos hidráulicos com superfície de uso lisa; e
ladrilhos hidráulicos piso táteis das fábricas existentes no estado do Espírito
Santo.
4.7.4 Ensaio de avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil
O ensaio dimensional dos ladrilhos verifica a qualidade do processo produtivo e as
características geométricas da forma usada para moldagem do ladrilho hidráulico.
O ensaio de avaliação dimensional nos ladrilhos hidráulicos foi executado de acordo
com a NBR 13818/1997 – Anexo S, e foi realizado no Laboratório de Metrologia da
UFES. Foi feita a determinação do comprimento, da retitude dos lados, da
ortogonalidade dos lados, da curvatura central, da curvatura lateral e do empeno no
equipamento denominado Suporte Contrapontas marca C.Stiefelmayer K.G.. A
modulação do ladrilho hidráulico piso tátil para atendimento da NBR 9050/2004 foi
verificada no LEMAC-UFES, por medição com paquímetro. Foram analisados nos
ensaios cinco corpos-de-prova escolhidos aleatoriamente num lote de 1m
2
de
ladrilho hidráulico. Os resultados do ensaio foram expressos em forma de desvios
percentuais, através das Equações 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 e 4.9 (Quadro 4.13):
Desvio percentual da ortogonalidade dos lados =
Δℓ
1
x 100
W (do lado correspondente)
(4.5)
Desvio percentual da retitude dos lados =
Δℓ
2
x 100
W (do lado correspondente)
(4.6)
Desvio percentual da curvatura central =
Δℓ
3
x 100
De
(4.7)
Desvio percentual da curvatura lateral =
Δℓ
4
x 100
W(do lado correspondente)
(4.8)
Desvio percentual do empeno =
Δℓ
5
x 100
De
(4.9)
Quadro 4.13 – Equações dos desvios percentuais da avaliação dimensional
122
onde:
W = largura ou comprimento da peça (indicado pelo fabricante);
Δℓ
= indica a variação dimensional do comprimento ou largura;
Δℓ
1
= indica a variação da ortogonalidade dos lados;
Δℓ
2
= indica a variação do empeno;
Δℓ
3
= indica a variação da curvatura central;
Δℓ
4
= indica a variação da curvatura lateral;
Δℓ
5
= indica a variação da retitude dos lados;
De = diagonal da peça = W x √2
A análise de aceitação da avaliação dimensional foi baseada nos valores do Anexo
T - Quadro IX - Grupo de Absorção BIIb (prensado) com absorção de água (Abs) no
intervalo de 6% a 10%, com superfície (S) do produto entre 190 e 410 cm
2
, descritos
na NBR 13818/1997.
Foram realizados ensaios nas peças de ladrilhos hidráulicos confeccionados na
pesquisa e nos fabricados nas empresas do Espírito Santo. A Figura 4.24 apresenta
algumas etapas do ensaio de avaliação dimensional no ladrilho hidráulico piso tátil.
(a) Suporte Contra pontas
(b) Verificação do empeno
123
(c) Verificação da ortogonalidade do lado
(d) Verificação da curvatura central
(e) Verificação da retitude do lado e
curvatura lateral
(f) Verificação do empeno
Figura 4.24 – Etapas do ensaio de avaliação dimensional
A Figura 4.25 apresenta medições no ladrilho hidráulico piso tátil para atendimento
da NBR9050/2004.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.25 – (a); (b); (c) Medições da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil
124
4.7.5 Avaliação ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil
A maioria das pesquisas de aproveitamento de resíduos, apesar de estudar
minuciosamente os aspectos técnicos e as propriedades, não faz a análise
ambiental do novo produto formado, o que pode trazer dúvidas em relação às
conseqüências ao meio ambiente e à saúde (LORENZONI, 2005). Essa
preocupação é colocada por Cavalcante e Cheriaf (1996) quando eles afirmam que,
na análise da incorporação de resíduos em materiais para construção civil, deve ser
avaliado o potencial poluente que ele apresenta, quando submetido à lixiviação.
Foi realizado ensaio de caracterização ambiental no ladrilho hidráulico monolítico
produzido com proporção final dos constituintes, em vez do ladrilho hidráulico moído.
A metodologia usada nos ensaios seguiu a norma francesa AFNOR X 31-211 e foi a
mesma empregada por Lorenzoni (2005), para obtenção dos extratos lixiviados e
solubilizados, devido a não existência no Brasil de normas técnicas para análise do
resíduo monolítico solidificado. O equipamento usado para obter os extratos foi
projetado com base nas especificações da norma AFNOR X 31-211, o mesmo
produz no ladrilho um movimento alternativo linear de amplitude de (3±0,5) cm, com
freqüência de agitação de (60±2) ciclos/minuto. No ensaio de lixiviação, os ladrilhos
hidráulicos e a água deionizada com ácido acético na proporção 1:10 (relação
massa/volume), foram submetidos à agitação por 16 horas e depois foram
separados por filtração obtendo-se o extrato lixiviado do ladrilho hidráulico (Figura
4.26).
(a)
(b)
Figura 4.26 – (a) Equipamento utilizado para obtenção de extrato
lixiviado; (b) Suporte adaptado para o ladrilho hidráulico
125
Na solubilização do ladrilho, foi utilizado o mesmo equipamento da lixiviação com
mesma amplitude e freqüência de agitação. Foram adotados alguns procedimentos
da NBR 10006/2004. O ladrilho hidráulico e a água deionizada, na proporção de
1:10 (relação massa/volume), foram submetidos à agitação por um período de cinco
minutos. Após homogeneização, o ladrilho hidráulico e a solução foram colocados
em caixa de polipropileno tampada e mantidos em repouso por sete dias (Figura
4.27). O sobrenadante, que se originou da solução em repouso, foi filtrado obtendo-
se o extrato solubilizado.
Figura 4.27 – Ladrilho hidráulico em repouso
A análise dos extratos lixiviado e solubilizado foi feita pela empresa Quimiplan
Análises e Consultoria Ltda., situada no ES, que usou a mesma metodologia
adotada para a análise de caracterização ambiental do resíduo. O resultado da
caracterização ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil que continha o resíduo foi
comparado com os limites máximos constantes na NBR 10004/2004, para verificar a
possível classe a que o ladrilho hidráulico pertenceria. Porém, segundo Lorenzoni
(2005), não se pode afirmar a classe encontrada para o ladrilho hidráulico, porque os
procedimentos usados nos ensaios de lixiviação e de solubilização não constam na
norma brasileira (que trata apenas da caracterização de resíduo).
4.8 Estudos de proporcionamento da 3ª camada do ladrilho
hidráulico piso tátil
A começar da dosagem TP15 (já descrita no Quadro 4.12), que foi usada no primeiro
ladrilho hidráulico desformado sem quebras, e do aprendizado do funcionamento da
prensa hidráulica, bem como estabelecer um procedimento de produção, iniciaram-
126
se os estudos para o proporcionamento de dosagem ideal de resíduo na 3ª camada
do ladrilho hidráulico.
O estudo da 3ª camada foi antecipado em relação ao estudo da 2ª camada, pois se
entendeu que a 3ª camada tem grande influência nas propriedades do ladrilho
hidráulico. Foi fixada nessa fase a dosagem da 2ª camada para tentativas de
dosagem da 3ª camada.
Os proporcionamentos foram realizados com base nos estudos de: empacotamento
e compactação de partículas, análise granulométrica das misturas, massa unitária
das misturas e influência da umidade na massa compactada. Os ladrilhos
hidráulicos confeccionados foram avaliados segundo os ensaios de absorção de
água e de determinação da carga de ruptura e do módulo de resistência à flexão, já
descritos, além de determinação de massa seca.
4.8.1 Estudo do empacotamento de partículas
Foi feito o estudo do empacotamento de partículas na 3ª camada do ladrilho
hidráulico piso tátil por meio da análise granulométrica da areia e do resíduo, pois, o
resíduo por apresentar partículas menores que as partículas presentes na areia
utilizada, deve melhorar o empacotamento das partículas na mistura. Isso pode ser
constatado por Neville (1997), ao afirmar que, para se reduzir os vazios no concreto
quando o intervalo de tamanhos de partículas for o maior possível, podem-se inserir
partículas extremamente finas na mistura.
O modelo aplicado foi o de ALFRED descrito em Oliveira et al. (2000). O cálculo de
CPFT (Equação 4.10), que consiste em estabelecer uma porcentagem acumulada
de partículas menores que um determinado tamanho (D
p
), foi realizado com base no
pressuposto de que o diâmetro da menor partícula (D
s
) do resíduo, que é um filer,
mede 1 μm (0,001mm) e que o diâmetro da maior partícula (D
L
) da areia mede
4,800mm. Adotando-se q=0,37. Sendo:
CPFT = D
p
q
– D
s
q
x 100 (%) (4.10)
D
L
q
– D
s
q
127
Temos:
# 4,800mm: CPFT= 4,8
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 100%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 2,400mm: CPFT= 2,4
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 76,35%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 1,200mm: CPFT= 1,2
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 58,05%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 0,600mm: CPFT= 0,6
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 43,89%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 0,300 mm: CPFT= 0,3
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 30,19%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 0,150 mm: CPFT= 0,15
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 24,5%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
# 0,075 mm: CPFT= 0,075
0,37
– 0,001
0,37
x 100 = 17,90%
4,8
0,37
– 0,001
0,37
Considerando a análise granulométrica do resíduo
20
e da areia, que apresentaram
respectivamente, 93% e 2% de partículas situadas abaixo da peneira #0,150mm e
por meio do cálculo do CPFT, foi observado que os 24,5% de partículas menores
que 0,150mm poderiam ser completados por partículas do resíduo, resultando no
aumento do teor de resíduo em relação à massa total de areia com resíduo, de 20%
para 24,5%.
20
Análise granulométrica do resíduo considerada no estudo do empacotamento foi a análise realizada
por ensaio de peneiramento por via úmida executado no LEMAC-UFES.
128
4.8.2 Estudo da compactação de partículas
A análise da compactação de partículas foi feita mediante a realização do ensaio de
compactação, que seguiu a norma NBR12023/1992 – Solo-cimento – Método A. Foi
feita uma mistura anidra dos componentes da 3ª camada do ladrilho hidráulico piso
tátil para estudar o teor de umidade que levasse ao valor da massa específica
aparente seca máxima. Observou-se que a energia empregada no ensaio realizado
não era similar à aplicada pela prensa hidráulica no ladrilho hidráulico, no momento
da prensagem.
Foi calculado o valor da Energia (E) empregada no ensaio de compactação
(Equação 4.11). Para o cálculo, foram consideradas as condições de ensaio
prescritas na norma NBR12023/1992 - Método A, que são: uso de soquete com 2,5
Kgf com altura de queda de 30,5cm e número de golpes do soquete igual a 26 em
cada uma das três camadas.
E = P x h x N x n = 25 x 0,305 x 26 x 3 = 593674 J/m
3
= 5,94 Kgf/cm
2
(4.11)
V 0,0010018125
onde:
E= energia de compactação (J/m
3
);
P=peso do soquete (N);
h=altura de queda (m);
N= número de golpes por camada;
n=número de camadas;
V=volume do molde cilíndrico (m
3
).
Foi feito o cálculo da Energia (E
ladrilho
) necessária a ser empregada no ensaio de
compactação precrito na norma NBR12023/1992, para simular o mesmo valor da
energia empregada pela prensa hidráulica sobre o ladrilho hidráulico, sabendo que a
pressão da prensa hidráulica é de 200 Kgf/cm
2
e que o diâmetro do pistão da prensa
hidráulica mede 10 cm. A força aplicada na prensa é 15707,96 Kgf. Isso
corresponde a uma pressão de 39,26 Kgf/cm
2
com área do ladrilho de 400cm
2
. Para
129
a pressão de 39,26 Kgf/cm
2
, foi calculada a quantidade de número de golpes a
serem dados em cada uma das três camadas de preenchimento do molde, de
acordo com a Equação 4.12, considerando as mesmas condições de ensaio do
cálculo de E.
E
ladrilho
= P h N n → 39,26x100000J/m
3
= 25 x 0,305 x Nx 3 = 172 golpes (4.12)
V 0,0010018125 camada
O valor de 172 golpes por camada, poderia impossibilitar a execução do ensaio, por
isso se optou por aumentar o peso (P) do soquete utilizado e a sua altura de queda
(h), mantendo-se o volume do cilindro (V) e o número de camadas de preenchimento
de acordo com a NBR12023/1992. Foi calculado um novo número de golpes
(Equação 4.13) que fosse inferior aos 172 já calculados. Sendo adotados:
P= 4,536 Kgf (soquete maior);
h =45,7cm (altura de queda do soquete maior).
E
ladrilho
=P x h x N x n→39,26x100000= 45,36x0,457xNx3 → N= 63 golpes (4.13)
V 0,0010018125 camada
Logo, para simular a mesma energia de compactação empregada no ladrilho
hidráulico durante a prensagem, o cálculo do número de golpes no ensaio deveria
ser 63 em cada camada. Foi então realizado o ensaio de compactação, seguindo a
NBR12023/1992 – Método A, com o soquete grande (4,536 Kgf) e altura de queda
do mesmo de 45,7cm. Foi usado o cilindro pequeno preenchido em três camadas.
No ensaio, procedeu-se à mistura de 4500g dos materiais secos componentes da 3ª
camada, seguindo a proporção 1:2,4:0,6 (cimento:areia:resíduo) em massa. A
quantidade de água adicionada para a 1ª moldagem do cilindro correspondeu a 4%
de umidade na mistura de 4500g e a partir daí foi incrementada a quantidade de
água em 2% para cada moldagem, de acordo com a Tabela 4.2:
130
Tabela 4.2 - Quantidade de água para ensaio de compactação
Moldagem
1ª
2ª
3ª
4ª
5ª
Teor umidade (%)
4
6
8
10
12
Peso de água (g)
180
270
360
450
540
Etapas do ensaio de compactação são apresentadas na Figura 4.28.
(b) Amostras para
determinação de umidade
(a)Molde cilíndrico e soquete
maior
(c) Golpes
(d) Adição de água
(e) Arrasamento da mstura no molde
Figura 4.28 – Detalhes do ensaio de compactação
Foram obtidas as amostras compactadas em cada moldagem, que foram levadas à
estufa e determinadas as umidades. Foi traçado o gráfico do teor de umidade e
massa específica aparente seca para servir de parâmetro da quantidade de água a
ser adicionada na 3ª camada para aumentar a sua compacidade.
131
4.8.3 Estudo da granulometria das misturas
Durante o período das tentativas preliminares de proporcionamento do ladrilho
hidráulico e de atendimento às propriedades da norma, foram feitas visitas a três
fábricas de ladrilho hidráulico situadas no estado do Espírito Santo, para documentar
as etapas de produção do ladrilho, tais como: proporcionamento, número de
camadas, a capacidade da prensa, o processo de cura e armazenamento, entre
outros fatores.
Foram feitas proporções de misturas para 3ª camada, usando areia e pó de pedra;
em ambas, foi adicionado o resíduo. Foram realizados cálculos da distribuição
granulométrica das misturas formadas.
4.8.3.1 Análise granulométrica do pó de pedra
Através das informações obtidas nas visitas as Fabricas de ladrilho hidráulico
situadas no ES e com amostra de pó de pedra (material usado em uma das fábricas)
adquirida, foi feito proporcionamento, moldagem e prensagem na prensa hidráulica
com 250 Kgf/cm
2
de ladrilho hidráulico piso tátil na dosagem 3C1, no LEMAC-UFES
Foi feita a análise da granulometria, de acordo com a norma NBR NM 248/2003, de
três amostras de pó de pedra, sendo uma da Fábrica visitada (F), uma existente no
LEMAC-UFES (L) e uma adquirida na empresa Brita Forte em Colatina-ES (BF).
Devido a disponibilidade de pó de pedra (L) em quantidade suficiente para
confecção dos ladrilhos hidráulicos, foi feito o cálculo da distribuição granulométrica
da 3ª camada com pó de pedra (L) e cimento na dosagem 1:3,77 (cimento:pó de
pedra) em massa, a qual foi usada em fábrica de ladrilho hidráulico visitada.
4.8.3.2 Correção da granulometria da areia
Neville (1997) afirma ser necessário proporcionar materiais de modo que a mistura
se enquadre dentro de limites especificados. Foram feitos, então, o estudo do
proporcionamento da mistura da 3ª camada, para se obter os limites encontrados na
dosagem 3C1, e o cálculo da distribuição granulométrica da 3ª camada contendo
132
cimento e pó de pedra (L) na proporção 1:3,77; e depois foi reproduzido usando-se
cimento, areia e resíduo (com resíduo no teor de 24,5% da massa de material seco)
e obtendo-se a dosagem 1:2,84:0,93 (cimento:areia:resíduo). Para isso, foi feita a
correção da quantidade de areia a ser usada, através de peneiramento, em cada
fração granulométrica para obter a distribuição granulométrica da areia similar à do
pó de pedra (L). Para assim, se obter o percentual retido da mistura (cimento, areia e
resíduo) em cada peneira, mais próximo dos percentuais encontrados para a mistura
do pó de pedra (L) e cimento.
Foram feitas dosagens 1:3,77 (1:2,84:0,93) e 1:3 (1:2,26:0,74) contendo cimento,
areia e resíduo, para verificar a influência da correção da granulometria da areia no
MRF e na absorção de água do ladrilho hidráulico. E, no caso da dosagem 1:3, foi
feita correção da granulometria da areia de forma a ser igual a granulometria da
mistura final de cimento e pó de pedra (1:3,77). Essa dosagem 1:3 foi comparada
aos resultados obtidos para ladrilhos na mesma dosagem sem a correção da areia.
4.8.4 Estudo da massa unitária compactada nas misturas
Foram elaboradas três proporções de mistura denominadas A, B e C, com dosagens
1:3, 1:3,55 e 1:4 (cimento:material seco) contendo cimento, areia e resíduo. Foi feito
o cálculo da granulometria das três proporções de mistura para a 3ª camada e em
seguida foi realizado ensaio da massa unitária compactada para as três misturas,
seguindo a norma NBR NM 45/2006 – Método A (Figura 4.29) para se determinar
qual mistura apresentava maior valor de massa unitária, ou seja, com maior
possibilidade de ser compactada com eficiência.
(a)
(b)
(c)
Figura 4.29 - (a); (b); (c) Determinação de massa unitária compactada
133
4.8.5 Estudo da retirada dos finos contidos no pó de pedra
Foi feito peneiramento do pó de pedra (L) para retirada dos finos que passavam pela
peneira de abertura de malha 0,075 mm para diminuir os finos presentes na mistura,
que já contém o cimento e o resíduo. Foi feito o cálculo da distribuição
granulométrica dessa nova mistura da 3ª camada e moldados ladrilhos hidráulicos
na dosagem 1:3,5. Foi repetido o mesmo procedimento para o pó de pedra (BF) nas
proporções de dosagem de 1:3 e 1:3,5 (cimento:material seco) com adição de
resíduo.
4.8.6 Estudo do proporcionamento de dosagem 1:2
Para melhorar as propriedades dos ladrilhos hidráulicos, como a resistência à flexão
e a absorção de água, foi feito o estudo de granulometria para proporção de
dosagem 1:2 (cimento:material seco) para quatro misturas da 3ª camada, cujos
materiais usados em cada mistura foram:
cimento e areia;
cimento e pó de pedra;
cimento, areia e resíduo; e
cimento, pó de pedra e resíduo.
Nessa etapa, também foi feita a modificação da pressão imprimida pela prensa
hidráulica na prensagem do ladrilho hidráulico de 200 Kgf/cm
2
para 250 Kgf/cm
2
.
4.8.7 Estudo do proporcionamento de dosagem 1:1
Com objetivo de se atender aos limites das propriedades da norma do ladrilho
hidráulico, foi feita dosagem da 3ª camada 1:1 (cimento:material seco), ou seja,
1:0,75:0,25:0,2 (cimento:areia:resíduo:água). Foram moldados ladrilhos hidráulicos
piso táteis com essa dosagem e prensados a 250 Kgf/cm
2
.
134
4.8.8 Estudo da substituição de resíduo e da adição de pó de pedra
Buscou-se diminuir os valores encontrados de absorção de água nos ladrilhos
hidráulicos, adicionando apenas pó de pedra na 3ª camada, na dosagem de 1:3,77
(cimento:pó de pedra). Manteve-se o uso do resíduo nas outras camadas e
moldaram-se ladrilhos hidráulicos piso táteis com essa dosagem e pressão de 250
Kgf/cm
2
4.8.9 Estudo da influência da umidade na massa compactada
Foram feitas misturas nas dosagens 1:2 e 1:3 de acordo com o Quadro 4.14.
Dosagem 1:2
Cimento:areia:resíduo (2A)
Cimento:pó de pedra:resíduo (2PP)
1:1,6:0,4
1:1,6:0,4
Dosagem 1:3
Cimento:areia:resíduo (3A)
Cimento:pó de pedra:resíduo (3PP)
1:2,27:0,73
1:2,27:0,73
Quadro 4.14 - Dosagem do estudo umidade x compacidade do ladrilho
As misturas foram feitas manualmente, com relação a/c inicial de 0,15. Foi moldado
e prensado ladrilho hidráulico piso tátil com a mistura inicial. Após isso, mediram-se
a espessura com paquímetro nos quatro cantos do ladrilho hidráulico e a sua massa.
Em seguida, realizou-se nova homogeneização da mistura com acréscimo de água
no valor de 0,05 na relação a/c. Repetiu-se o procedimento de prensagem, a medida
da espessura e da massa do ladrilho hidráulico até se obter a/c=0,35. A pressão
exercida na prensagem do ladrilho hidráulico foi de 250 Kgf/cm
2
. As etapas do
ensaio realizado estão apresentadas na Figura 4.30.
135
(a) Mistura dos componentes da 3ª camada
(b) Adição de água de acordo com relação a/c
(c) Preenchimento do molde
(d) Retirada do excesso de material do molde
(e) Ladrilho pronto para ser prensado
(f) Prensagem da 3ª camada do ladrilho
(g) Medição da espessura do ladrilho
(h) Massa do volume compactado
Figura 4.30 - Etapas do ensaio de influência da umidade na massa compactada
136
4.9 Estudo do proporcionamento da 2ª camada do ladrilho
hidráulico piso tátil
O estudo foi realizado a partir da dosagem 1:3 (cimento:resíduo), em massa,
modificando-se a proporção de resíduo na 2ª camada e tornando a dosagem 1:2 e
depois 1:4. Foi considerada dosagem da 1ª camada, a obtida no respectivo estudo.
Na 3ª camada, foram adotadas as dosagens 1:2 e 1:2,5, as quais obtiveram
melhores resultados de ABS e MRF no estudo da 3ª camada. Foram moldados
ladrilhos hidráulicos com as seguintes dosagens das camadas:
2C1: 2ª camada 1:2, 3ª camada 1:2;
2C2: 2ª camada 1:2, 3ª camada 1:2,5;
2C3: 2ª camada 1:4, 3ª camada 1:2;
2C4: 2ª camada 1:4, 3ª camada 1:2,5.
4.10 Confecção do ladrilho hidráulico piso tátil com proporção final
dos constituintes
Os ladrilhos hidráulicos foram produzidos com as proporções ideais selecionadas na
etapa dos estudos de proporcionamento das camadas, levando em consideração os
resultados da ABS e do MRF obtidos. A dosagem do ladrilho hidráulico com
proporcionamento final (3C21) está apresentada no Quadro 4.15. Foi usada pressão
de 250 Kgf/cm
2
na prensagem.
Dosagem final das camadas - 3C21
Camadas
cimento
areia
resíduo
água
pigmento
1ª
1
0
0,2
0,70
0,03
2ª
1
3
-
0
0
3ª
1
1,6
0,4
0,20
0
Quadro 4.15 - Proporção final do ladrilho hidráulico piso tátil (massa)
137
Foi feita verificação da influência da quantidade de água da 3ª camada na ABS e no
MRF do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final, reproduzindo
ladrilhos hidráulicos com a dosagem 3C21 alterando-se a relação a/c de 0,20 para
0,25 formando ladrilhos com dosagem denominada 3C26.
Também foi verificada a influência da pressão exercida pela prensa hidráulica na
ABS e no MRF do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final,
moldando-se peças com proporcionamento final a uma pressão de 235 Kg/cm
2
,
denominada de série 3C27. E também foram moldados ladrilhos hidráulicos nessa
mesma pressão, com relação a/c de 0,25 na 3ª camada (3C28).
As propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil, fabricado com o proporcionamento
final de constituintes, foram verificadas seguindo o Quadro 4.12 do Item 4.7.
Quanto ao ensaio de resistência ao desgaste por abrasão, foram usados ladrilhos
hidráulicos piso táteis da dosagem 1C4 (do tipo pastilhado) e 1C5 (do tipo liso)
(Quadro 4.16), sendo moldados cinco corpos-de-prova de cada tipo, aos 28 dias,
para comparação do desgaste entre o ladrilho hidráulico piso tátil pastilhado e o
ladrilho hidráulico do tipo liso. Detalhes do ensaio são apresentados na Figura 4.31.
Dosagens 1C4 e 1C5
Camadas
cimento
areia
resíduo
água
pigmento
1ª
1
0
0,2
0,70
0,03
2ª
1
3
-
0
0
3ª
1
1,6
0,4
0,25
0
Quadro 4.16 - Dosagem (massa) do ladrilho hidráulico para ensaio de desgaste por abrasão
(a) Ladrilho pastilhado
(b) Ladrilho liso
Figura 4.31 – Desgaste em ladrilhos hidráulicos pastilhados e lisos
138
Capítulo 5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS
Neste capítulo, são apresentados e analisados os resultados dos ensaios
desenvolvidos no ladrilho hidráulico piso tátil. Inicialmente, são apresentados os
resultados da caracterização dos materiais constituintes do ladrilho hidráulico piso
tátil e do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais. Em seguida, são
apresentados os resultados do extenso estudo de proporcionamento das três
camadas do ladrilho hidráulico piso tátil para atender aos parâmetros da norma NBR
9457/1986, além da apresentação dos resultados das propriedades analisadas.
5.1 Caracterização dos materiais
5.1.1 Resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
5.1.1.1 Análise física
5.1.1.1.1 Granulometria
O resultado da distribuição granulométrica do resíduo, obtida mediante
peneiramento por sedimentação, é apresentado na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 - Distribuição granulométrica do resíduo
Peneira (ABNT)
Porcentagem
retida(%)
Porcentagem
retida
n°
# (mm)
acumulada(%)
50
0,300
4
4
100
0,150
3
7
200
0,075
10
17
325
0,044
10
27
fundo
-
73
100
total
100
-
Mediante a análise granulométrica do resíduo obtida por peneiramento, verificou-se
que ele possui 83% de partículas menores que 0,075mm, ou seja, trata-se de um
material pulverulento que deve atuar como um fíler, colmatando os vazios existentes
139
no concreto e aumentando sua compacidade.
O resultado da análise granulométrica por difração de raio laser em amostras de
resíduo com partículas de tamanho inferiores à abertura de malha da peneira
0,075mm, é apresentado no gráfico da Figura 5.1.
Particle Size Distribution
0.1 1 10 100 1000
Particle Size (µm)
0
1
2
3
4
5
6
7
Volume (%)
residuo de granito_2 - Average, quinta-feira, 20 de dezembro de 2007 13:42:19
residuo de granito_3 - Average, quinta-feira, 20 de dezembro de 2007 14:40:41
0
20
40
60
80
100
Figura 5.1 - Gráfico de freqüência da análise de tamanho de partícula da amostra resíduo de
granito e curva "undersize" (feita em duplicata)
A curva gerada acumulada abaixo (%), permitiu visualizar uma amostra com boa
distribuição de tamanho de partículas no intervalo analisado, com crescimento
suave, à medida que o tamanho das partículas aumenta. Constatou-se que os 10%
do volume de partículas correspondem a diâmetros esféricos equivalentes iguais ou
inferiores a 2,176 μm; os 50% do volume de partículas correspondem a diâmetros
esféricos equivalentes iguais ou inferiores a 10,299 μm e os 90% do volume de
partículas correspondem a diâmetros esféricos equivalentes iguais ou inferiores a
29,999 μm.
5.1.1.1.2 Umidade
O valor médio obtido da umidade do resíduo na amostragem foi de 30,7%. Esse
valor se situa próximo aos valores encontrados em condições similares (na saída do
filtro prensa) na pesquisa de Coelho e Furtado (2006), que foi de 29% e na pesquisa
de Oliveira (2005), que foi de 30%. Após secagem, valor médio da umidade obtido
foi de 4,4%.
d(0,1) = 2,176 µm
d(0,5) =10,299 µm
d(0,9) = 29,999 µm
140
5.1.1.1.3 Massa específica e área específica
A massa específica do resíduo foi de 2,770 g/cm
3
. O valor encontrado situa-se
dentro da gama de valores de massa específica do resíduo (2,630 g/cm
3
a 3,100
g/cm
3
) encontrada nas pesquisas científicas analisadas. A área específica do
resíduo foi de 494,2 m
2
/kg, tratando-se de um material com área específica maior
que a do cimento, que foi de 400,0 m
2
/kg, ou seja, material de elevada finura.
5.1.1.1.4 Massa unitária
A massa unitária do resíduo no estado solto foi de 0,95 Kg/dm
3
e o índice de vazios
(Ev) calculado, foi de 65,7% . A massa unitária do resíduo no estado compactado foi
de 1,01 Kg/dm
3
e o índice de vazios (Ev) calculado foi 63,5% no estado compactado.
5.1.1.2 Análise mineralógica
O resultado da análise mineralógica do resíduo obtida por difração de raios X está
apresentado na Figura 5.2.
10 20 30 40 50 60 70 80
0
100
200
300
400
500
600
Q
C
C
K
C
M
K
M
M
A
M
A
M
Q
K
Q
M
Q
Q
K
C
K
M
K
Q
Intensity (a.u.)
2
onde: Q = quartzo, M = microclina, A = albita, C = calcita, K = muscovita
Figura 5.2 - Difratograma de raios X da amostra Resíduo de Granito -200#
141
No difratograma de raios X foram identificados picos que correspondem a fases
cristalinas dos principais minerais presentes no resíduo: quartzo, microclina, albita,
calcita e muscovita.
5.1.1.3 Análise química
A caracterização química do resíduo é apresentada na Tabela 5.2.
Tabela 5.2 – Composição da amostra resíduo de granito (% massa) expressa em óxidos
Composição elementar
expressa em óxidos
Concentração(%)
SiO
2
59,37
Al
2
O
3
13,50
CaO
7,88
Fe
2
O
3
6,52
K
2
O
4,83
Na
2
O
2,90
MgO
1,08
TiO
2
0,61
P
2
O
5
0,54
BaO
0,18
MnO
0,09
SO
3
0,09
SrO
0,05
ZrO
2
0,05
Cl
0,04
Rb
2
O
0,02
PF
2,24
100,00
Nota: PF=perda ao fogo
Foi verificado na análise química do resíduo alto teor de sílica (SiO
2
) e de alumina
(Al
2
O
3
), evidenciando ser o resíduo um material sílico-aluminoso. A presença de
óxido de cálcio e óxido de ferro (CaO e Fe
2
O
3
) é oriunda principalmente da cal e da
granalha contidas na lama abrasiva e usadas, no processo, como lubrificante e
abrasivo, respectivamente. Observa-se também a presença de sódio e potássio
(Na
2
O e K
2
O), que são agentes fundentes, oriundos do feldspato e da mica
presentes no granito, rocha que dá origem ao resíduo.
142
5.1.1.4 Análise ambiental
A caracterização ambiental do resíduo obtida pelos ensaios de Lixiviação (NBR
10005/2004) e de Solubilização (NBR 10006/2004) classificou o resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais como NÃO-PERIGOSO (Classe II) e
INERTE (B), ou seja, trata-se de um resíduo do tipo classe II-B. Os resultados dos
ensaios de solubilização e lixiviação do resíduo e os valores de limites máximos
permitidos para extrato solubilizado (NBR10004/2004 - Anexo G) e para extrato
lixiviado (NBR10004/2004 - Anexo F) são apresentados no Quadro 5.1. O pH
medido atingiu 8,99, caracterizando o resíduo como não-corrosivo.
Parâmetros
analisados
Limite máximo no
estrato solubilizado
(mg/L)
Resultados
(mg/L)
Limite máximo
no estrato
lixiviado (mg/L)
Resultados
(mg/L)
Alumínio
0,2
0,18
-
-
Arsênio
0,01
<0,01
1,0
<0,01
Bário
0,7
<0,02
70
0,033
Cádmio
0,005
<0,001
0,5
<0,001
Chumbo
0,01
<0,01
1,0
<0,01
Cianeto
0,07
<0,01
-
-
Cloreto
250
30,55
-
-
Cobre
2,0
<0,01
-
-
Cromo total
0,05
0,01
5,0
<0,01
Fenóis totais
0,01
<0,01
-
-
Ferro
0,3
<0,10
-
-
Fluoreto
1,5
0,91
150
1,80
Manganês
0,1
<0,05
-
-
Mercúrio
0,001
<0,001
0,1
<0,001
Nitrato
10
<0,02
-
-
Prata
0,05
<0,01
5,0
<0,01
Selênio
0,01
<0,01
1,0
<0,01
Sódio
200
12,33
-
-
Sulfato
250
40,33
-
-
Surfactante aniônico
0,5
<0,05
-
-
Zinco
5,0
0,04
-
-
pH
-
8,99
-
-
Quadro 5.1 – Resultados da caracterização ambiental
143
5.1.2 Agregado miúdo
A Tabela 5.3 apresenta o resultado do ensaio de granulometria dos agregados.
Peneiras (ABNT)
areia
pó de pedra
n°
# (mm)
Porcentagem
retida (%)
Porcentagem
retida
acumulada(%)
Porcentagem
retida (%)
Porcentagem
retida
acumulada(%)
4
4,800
0
0
1
1
8
2,400
2
2
17
17
16
1,200
16
18
20
37
30
0,600
40
58
21
58
50
0,300
31
89
17
75
100
0,150
9
98
13
88
200
0,075
2
100
7
95
325
0,044
100
-
3
98
fundo
-
-
-
2
100
100
Tabela 5.3 - Distribuição granulométrica da areia e do pó de pedra
O módulo de finura (MF) da areia foi de 2,65. A dimensão máxima característica
(DMC) foi de 2,4mm. Quanto ao pó de pedra (BF), o módulo de finura foi de 2,76. A
dimensão máxima característica (DMC) foi de 4,8mm.
O Quadro 5.2 apresenta as propriedades analisadas na areia e no pó de pedra.
Ensaio
Norma
Resultado
areia
pó de pedra
Massa específica
NBR NM 52/2003
2,630g/cm
3
2,817g/cm
3
Teor de materiais pulverulentos
NBR NM 46/2003
0,43%
6,72%
Teor de torrões de argila
NBR 7218/1987
Não há
-
Coeficiente médio de inchamento
NBR 6467/1987
1,31
-
Massa unitária no estado compacto
Índice de vazios (Ev)
NBR NM 45/2006-
Método A
1,56 Kg/dm
3
40,7%
1,75 Kg/dm
3
37,9%
Massa unitária no estado solto
Indice de vazios (Ev)
NBR NM 45/2006-
Método C
1,48 Kg/dm
3
43,7%
1,54 Kg/dm
3
45,4%
Quadro 5.2 – Resultados dos ensaios realizados na areia e no pó de pedra
144
O ensaio da NBR NM 49/2001 realizado na areia indicou não haver impurezas
orgânicas. Nesse ensaio, as soluções padrão e aquelas contendo areia não
apresentaram diferenças de cor significativas. Portanto, a areia não prejudica as
reações de hidratação do cimento.
5.1.3 Aglomerante hidráulico
Os resultados dos ensaios de caracterização do cimento Portland CPIII-40RS
realizados pela empresa fabricante estão apresentados no Quadro 5.3.
Ensaio
Norma
Resultado
Água da pasta de consistência normal
NBR NM 43/2003
31,0%
Superfície específica Blaine
NBR NM 76/1998
400m
2
/Kg
Tempo de início de pega
Tempo de fim de pega
NBR NM 65/2003
NBR NM 65/2003
250 minutos
300 minutos
Massa específica
NBR NM 23/2001
2,980 g/cm
3
Finura na #200
NBR 11579/1991
0,1%
Resistência à compressão axial
NBR 7215/1996
3dias – 17 MPa
7 dias – 30 MPa
28 dias – 45 MPa
Expansibilidade de Le Chatelier
NBR 11582/1991
0,5 mm
Quadro 5.3 - Resultados dos ensaios de caracterização do cimento Portland
Os resultados obtidos do ensaio da NBR NM 45/2006 no cimento Portland foram: a
massa unitária no estado solto (Método C): 0,99 Kg/dm
3
; e a massa unitária no
estado compactado (Método A): 1,03 Kg/dm
3
. O índice de vazios (Ev) calculado no
estado solto foi de 67% e, no estado compactado, foi de 65,7%.
145
5.2 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil
existente no estado do Espírito Santo
5.2.1 Resultados da absorção de água e do módulo de resistência à flexão
A Tabela 5.4 apresenta os resultados dos ensaios de absorção de água e de
determinação do módulo de resistência à flexão.
Tabela 5.4 - Resultados de ABS e MRF dos ladrilhos hidráulicos das Fábricas A, B e C
Absorção (%)
MRF (MPa)
Fábrica
n° c.p.
Média
D.P.
D.M.R.
n° c.p.
Média
D.P.
D.M.R.
A
9
12,06
0,84
8,75
4
4,72
0,55
15,12
B
9
13,73
0,71
7,36
5
1,67
0,57
51,85
C
9
11,62
1,24
15,78
5
4,04
1,02
33,87
Nota: c.p. = corpo-de-prova; D.P.=desvio padrão; D.M.R.= desvio máximo relativo
Foi verificado que nenhuma das três fábricas atendeu aos valores médios da norma
quanto à absorção de água e quanto ao módulo de resistência à flexão.
Foi observada uma grande variabilidade de resultados, principalmente no MRF, que
pode dever-se ao fato do tipo de equipamento utilizado para prensagem do ladrilho
hidráulico e a dosagem ser em volume. A trabalhabilidade da mistura afeta o
adensamento e, conseqüentemente, a resistência, pois a resistência do concreto
depende de como o proporcionamento da dosagem, o grau de adensamento e a
cura afetam a sua porosidade (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
5.2.2 Resultado da avaliação dimensional
Os resultados do ensaio são apresentados na Tabela 5.5.
146
Tabela 5.5 – Resultados da avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil de
fabricantes
Características geométricas
Unidade
Limites da
NBR13818/1997
Resultados das Fábricas
A
B
C
desvio de W em relação a N não modular
%
± 2
0
0
0
desvio de r em relação a W
%
± 0,75
1,15
0,82
1,22
desvio de r em relação a R
%
± 0,5
-0,24
0,21
-0,71
espessura: desvio de e em relação a ew
%
± 5
-27,90
-17,75
-17,90
retitude dos lados ΔL5
%
± 0,5
-0,15
0,48
-0,54
Ortogonalidade ΔL1
%
± 0,6
-0,15
-1,05
-0,74
curvatura central ΔL3
%
± 0,5
-0,18
1,03
-0,35
curvatura lateral ΔL4
%
± 0,5
0,17
0,58
-0,25
Empeno ΔL2
%
± 0,5
-0,19
-0,23
-0,21
Nota: r = média dos quatro lados do ladrilho hidráulico
Foi verificado que nenhuma das três fábricas atende aos valores especificados da
norma para a avaliação dimensional.
Os resultados da verificação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil das
Fábricas A, B e C são apresentados na Tabela 5.6.
Tabela 5.6 – Avaliação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil em fábricas
Limites NBR9050/2004
FÁBRICAS
A
B
C
Diâmetro de base do relevo
mm
22 a 30
35,2
40
35,5
Diâmetro do topo do relevo
mm
11 a 20
29,3
32
30,5
Distância horizontal entre centros de relevo
mm
42 a 53
48,1
49,8
49,9
Distância diagonal entre centros de relevo
mm
60 a 75
69,2
70
70
Altura do relevo
mm
3 a 5
3,7
4,8
3,2
Distância do eixo da 1ª linha de relevo até
a borda do piso
mm
21 a 27
28,9
25,6
26,1
Limites NBR 9459/1986
Valor nominal
DM
(%)
Espessura
mm
20
± 10
15,4
18,6
17,4
Largura
%
200
± 0,2
202,07
200,6
201,88
Massa
g
1400
-
1104,1
1184,1
1201,9
Nota: DM = desvio máximo
147
Foi verificado que nenhuma das três fábricas atende aos limites estabelecidos na
norma para a modulação do ladrilho hidráulico piso tátil. Com relação à massa
verificada do ladrilho hidráulico, esta foi considerada como a seca em estufa aos 28
dias de idade. O valor obtido foi a massa média de lote de 1m
2
ladrilhos hidráulicos
para cada fábrica, que também não atendeu à norma.
5.2.3 Resultado da resistência ao desgaste por abrasão
Os resultados obtidos no ensaio estão apresentados na Tabela 5.7.
Tabela 5.7 – Resultados do desgaste por abrasão
Desgaste (mm) após 1000m
Fábrica
Resultado
Limite NBR
D.P.
A
5,73
< 3
0,56
B
6,17
< 3
2,05
C
7,78
< 3
0,59
Nota: D.P.= desvio padrão
Foi verificado que nenhuma das três fábricas atende ao limite máximo de desgaste
do ladrilho hidráulico piso tátil. O ensaio foi realizado com os corpos-de-prova na
idade de 83 dias, o que deve ter contribuído para atenuar os valores de desgaste
sofrido, em face de a resistência à abrasão ser uma propriedade interligada à
resistência à compressão que aumenta ao longo do tempo, segundo Aïtcin (2000) e
Neto (2005). Esse fato também é constatado por Neville (1997), que afirma ser a
resistência à compressão o principal fator que controla a resistência ao desgaste por
abrasão e que a relação a/c deve ser reduzida na região submetida ao desgaste
para melhorar o adensamento.
148
5.3 Resultados dos estudos de proporcionamento realizados nas
camadas do ladrilho hidráulico piso tátil
5.3.1 Resultados dos estudos da 1ª camada
Os resultados dos ensaios na pasta da 1ª camada por meio do espalhamento no
mini-slump, do tempo de escoamento com o Funil Marsh e da determinação da
densidade são apresentados na Tabela 5.8.
Tabela 5.8 – Resultados dos ensaios realizados na1ªcamada
Teor resíduo(%)
a/c
Mini-slump(mm)
Funil Marsh(s)
Densidade(Kg/m
3
)
0
0,70
111,41
14
1,630
10
0,70
102,44
39
1,652
20
0,70
85,23
134
1,676
30
0,70
68,67
1208,4
1,713
40
0,70
64,22
n.d.
1,756
Nota: n.d. - tempo de escoamento não determinado
O tempo de escoamento da pasta com 40% de resíduo não foi determinado no Funil
Marsh, pois o fluxo se tornou descontínuo e foi necessária 1 hora (3600s) para
preencher a proveta com 360 mililitros de pasta. A dificuldade de realização do
ensaio já foi notada quando a adição de resíduo foi de 30%. Esses fatos estão de
acordo com Gomes (2002), que verificou que as pastas com espalhamento final no
ensaio de mini-slump, abaixo de 70 mm não fluem no Funil Marsh.
Os gráficos traçados correlacionam os resultados obtidos com os teores de resíduo
adicionados na pasta da 1ª camada (Figuras 5.3, 5.4 e 5.5). Foram traçadas linhas
de tendência e as respectivas equações nos gráficos, obtendo-se os coeficientes de
correlação (R
2
). Esses coeficientes apresentando valores acima de 0,90 podem ser
considerados como satisfatórios quando se trata de propriedades de concretos e
argamassas, de acordo com Cavalcanti (2006).
149
y = 0,0031x + 1,6236
R
2
= 0,9826
1,62
1,64
1,66
1,68
1,7
1,72
1,74
1,76
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0
Porcentagem do resíduo (%)
Densidade (Kg/dm3)
Figura 5.3 - Gráfico da densidade da pasta x porcentagem de resíduo
y = 114,01e
-0,015x
R
2
= 0,9725
60
70
80
90
100
110
120
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0
Porcentagem de resíduo (%)
Espalhamento (mm)
Figura 5.4 - Gráfico do espalhamento do mini slump x porcentagem de resíduo
150
y = 10,839e
0,1461x
R
2
= 0,9662
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
Porcentagem de resíduo (%)
Tempo de escoamento Funil Marsh (s)
Figura 5.5 - Gráfico do tempo de escoamento no Funil Marsh x porcentagem de resíduo
O espalhamento final do mini slump diminuiu e o tempo de escoamento pelo Funil
Marsh aumentou; em face disso, verificou-se que o resíduo aumentou a viscosidade
e a coesão da pasta, melhorando as propriedades de fluxo. O aumento de coesão
devido à adição de material fino nos estudos em pasta também foi observado por
Calmon et al. (2007) e Dal Molin (2005), que atribuiu ao uso da adição mineral no
concreto a responsabilidade pela melhoria na coesão e viscosidade. Na pesquisa de
Gomes (2002), também foi verificado que a fluidez diminuiu e a coesão aumentou
com um aumento na dosagem de fíler em pastas, as quais praticamente governam o
comportamento de fluxo das argamassas.
A densidade da pasta com a adição do resíduo aumentou, discreta e linearmente.
Foi verificado também que, com o teor de 40% de resíduo, a trabalhabilidade da
pasta diminuiu, o que poderá dificultar o trabalho de espalhamento dessa camada
dentro do molde do ladrilho hidráulico na sua fabricação.
Com base nesses resultados, foi adotado o teor de 20% de adição de resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais na pasta formadora da 1ª camada do ladrilho.
Os resultados do ensaio de determinação da retenção de água na pasta da 1ª
camada estão apresentados na Tabela 5.9:
151
Tabela 5.9 - Resultados da retenção de água na pasta da 1ª camada
% resíduo
a/c
Retenção de água (mm)
0
0,70
168,52
10
0,70
162,54
20
0,70
147,88
30
0,70
143,23
40
0,70
137,58
Foi traçado o gráfico e verificada a correlação entre os resultados do ensaio de
retenção de água com as porcentagens de resíduo adicionadas na pasta, obtendo-
se um gráfico de tendência linear (Figura 5.6).
y = -0,8118x + 168,19
R
2
= 0,9612
135,0
140,0
145,0
150,0
155,0
160,0
165,0
170,0
0 10 20 30 40
Porcentagem de resíduo (%)
Diâmetro de espalhamento de água (mm)
'
Figura 5.6 - Gráfico de diâmetro de espalhamento de água x porcentagem de resíduo
No resultado do ensaio de retenção de água, foi verificado que, com o aumento da
quantidade de resíduo na pasta, o espalhamento de água diminuiu, ou seja, a pasta
reteve mais a água, o que pode ser explicado em virtude do resíduo conter cal. Isso
faz aumentar a retenção de água, fato observado por Tristão (1995). Guimarães
(2002) também afirmou que a capacidade de retenção de água das argamassas
aumenta com o aumento da quantidade de cal presente. Aliado a isso, a alta área
específica apresentada pelo resíduo, por ser um material fino, leva-o a ter maior
152
capacidade de reter a água da pasta. Cincotto et al. (1995) constataram que a
retenção de água sofre influência da área específica dos constituintes das
argamassas.
5.3.2 Resultados dos estudos da 3ª camada
O estudo da 3ª camada foi baseado nos resultados de absorção de água (ABS) e do
módulo de resistência à flexão (MRF) dos ladrilhos hidráulicos pisos táteis, para
atender aos valores constantes na norma NBR9457/1986, sendo eles:
valor máximo de absorção de água (ABS): 8%;
valor mínimo individual de módulo de resistência à flexão (MRF): 4,6 MPa;
valor médio de módulo de resistência à flexão (MRF): 5,0 MPa.
Durante os estudos do proporcionamento na 3ª camada do ladrilho hidráulico piso
tátil, a 1ª e 2ª camadas seguiram, em geral, a dosagem descrita no Quadro 5.4.
Dosagem
Cimento
Areia
Resíduo
Pigmento
Água
Camadas
1ª
1
0
0,20
0,03
0,70
2ª
1
0
3
0
0
Quadro 5.4 – Dosagem (massa) da 1ª e 2ª camadas do ladrilho hidráulico
O proporcionamento da 3ª camada e os resultados da dosagem TP15 são
apresentados na Tabela 5.10. A pressão da prensa foi de 200Kgf/cm
2
.
Tabela 5.10 – Dosagem (massa) e resultados de ABS e MRF da dosagem TP15
TP15
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,4
0,6
0,35
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
21
ABS (%)
5
14,97
0,45
MRF (MPa)
5
4,41
0,65
21
D.P – desvio padrão calculado em todas as tabelas de dosagem e resultados
153
Os valores de absorção de água e de módulo de resistência à flexão dos ladrilhos
hidráulicos da dosagem TP15 não atenderam aos valores da norma NBR
9457/1986.
5.3.2.1 Empacotamento de partículas
O estudo do empacotamento implicou em aumento da quantidade de resíduo usado
na 3ª camada. Foram moldados ladrilhos hidráulicos, dosagem denominada 3C2. O
valor do MRF aumentou, porém a absorção não atendeu à NBR 9457/1986. Então
se procedeu à confecção de duas novas dosagens de ladrilhos em massa 1:2,5
(3C3) e 1:2 (3C4) (cimento:material seco) para 3ª camada. As outras camadas e a
pressão da prensa mantiveram-se inalteradas (Quadro 5.5).
3ª CAMADA
Dosagem
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3C2
1:3
1
2,27
0,73
0,35
3C3
1:2,5
1
1,89
0,61
0,35
3C4
1:2
1
1,51
0,49
0,35
Quadro 5.5 - Dosagem (massa) das séries 3C2, 3C3, 3C4
A Tabela 5.11 apresenta os resultados de ABS e MRF das dosagens 3C2, 3C3,3C4.
Tabela 5.11 - Resultados de ABS e MRF das dosagens 3C2, 3C3, 3C4
Dosagem
n° c.p.
Absorção (%)
MRF (MPa)
ABS
MRF
Média
D.P.
Média
D.P.
1:3
3C2
3
3
12,99
1,25
5,16
1,30
1:2,5
3C3
3
3
14,42
0,78
5,70
0,53
1:2
3C4
3
2
13,58
0,31
5,28
0,05
Foi obtido o menor valor de absorção de água na dosagem 1:3. Foi observado que
os resultados obtidos na dosagem 1:2,5 não se situaram entre os valores obtidos
nas dosagens 1:2 e 1:3, podendo ter ocorrido algum desvio na confecção do ladrilho
hidráulico ou durante a execução do ensaio. Apesar disso, os valores médios de
MRF atenderam à norma nas três dosagens realizadas.
154
5.3.2.2 Compactação de partículas
O resultado do estudo da compactação está representado na curva de compactação
(Figura 5.7). Na curva, obteve-se o teor de umidade ótima de 7,5% para densidade
máxima da mistura de 2,04 g/cm
3
.
Curva de Compactação
1,80
1,85
1,90
1,95
2,00
2,05
2,10
4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0
Umidade (%)
Massa específica aparente seca (g/cm3)
Figura 5.7 - Curva de compactação
Considerando consumo de 166,67g de cimento e 666,67g de material seco
(areia+resíduo) na moldagem de um ladrilho hidráulico piso tátil, e com a umidade
ótima obtida no gráfico de 7,5%, foi calculada a quantidade de água na dosagem da
3ª camada (Equação 5.1).
h = Pa x 100 (%) → 7,5 = Pa x 100 → Pa = 50g (5.1)
Ps 666,67
onde:
h = umidade da mistura do ladrilho hidráulico (%);
Pa = massa de água contida no ladrilho hidráulico (g);
Ps = massa dos grãos secos do ladrilho hidráulico (g);
Com a quantidade de água e de cimento, foi obtida a relação água/cimento a ser
usada na moldagem do ladrilho hidráulico de 0,30.
155
A dosagem (3C5) e os resultados dos ensaios do ladrilho hidráulico obtidos com o
estudo da compactação estão apresentados na Tabela 5.12.
Tabela 5.12 – Dosagem 3C5 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C5
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,4
0,6
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
13,83
0,27
MRF (MPa)
3
3,84
0,20
Foi verificado que não houve melhoria nos valores das propriedades dos ladrilhos
hidráulicos piso táteis, moldados com o teor de umidade obtido no ensaio de
compactação em relação aos valores obtidos no estudo do empacotamento. A
relação a/c obtida no ensaio de compactação não foi suficiente para lubrificar e
facilitar a acomodação dos grãos para melhorar a compacidade do ladrilho hidráulico
com a prensa usada (pressão de 200Kgf/cm
2
).
5.3.2.3 Empacotamento e compactação de partículas
Foi feita a dosagem 3C6, considerando os valores encontrados nos estudos do
empacotamento e compactação, ou seja, com resíduo no teor de 24,5% da massa
seca e a relação a/c de 0,30. A pressão da prensa hidráulica foi aumentada de 200
Kgf/cm
2
para 250 Kgf/cm
2
. A dosagem e os resultados dos ensaios de ABS e de
MRF estão apresentados na Tabela 5.13.
Tabela 5.13 – Dosagem 3C6 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C6
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,27
0,73
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
14,26
0,45
MRF (MPa)
3
4,08
0,11
As propriedades analisadas não atenderam a norma. Foram realizadas, nesse
156
momento da pesquisa, novas visitas às fabricas de ladrilho hidráulico para identificar
as proporções de dosagem que levassem à melhoria das propriedades analisadas.
5.3.2.4 Análise da granulometria do pó de pedra
Com base nas informações obtidas nas visitas às empresas fabricantes de ladrilhos
hidráulicos, foi realizada dosagem 1:3,77 (cimento:pó de pedra) para confecção de
ladrilhos. Foi utilizada a amostra de pó de pedra (F) de uma das fábricas visitadas. A
dosagem e os resultados dos ensaios são apresentados na Tabela 5.14.
Tabela 5.14 – Dosagem 3C7 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C7
Cimento
Pó de pedra
Pigmento
Água
1ª camada
1
1,21
0,05
0,70
2ª camada
1
2,42
0
0
3ª camada
1
3,77
0
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
4
10,42
0,30
MRF (MPa)
2
6,17
0,01
Os resultados da dosagem 3C7 apresentaram os melhores valores de ABS e MRF
em relação às dosagens já estudadas na pesquisa. Os bons resultados obtidos
podem ser explicados, pois o pó de pedra, que é um agregado britado e possui
forma angular e superfície áspera (NETO, 2005), possibilitou um imbricamento dos
grãos que tornou o ladrilho hidráulico mais resistente e com baixa absorção de água.
Isso pode ser confirmado no estudo de D’Agostino e Soares (2003), que usaram os
finos de pedreira com grãos angulares até bem arredondados em argamassas, o
que implicou maior imbricamento dos grãos e maior resistência aos esforços de
compressão e flexão.
Em Neville e Brooks (1994) também é constatado que a forma e a textura superficial
dos agregados influenciam consideravelmente na resistência do concreto, sendo a
resistência à flexão mais afetada do que a resistência à compressão. A textura
rugosa acarreta maior adesão ou ligação entre as partículas e a matriz de cimento.
157
Igualmente, a grande área superficial dos agregados mais angulares promove uma
maior ligação.
Já nas dosagens realizadas, que continham resíduo e areia, verificou-se que a
dosagem obtida no estudo do empacotamento alcançou melhores resultados nos
ensaios realizados. Então, foi feita nova dosagem, denominada 3C8, considerando o
estudo do empacotamento, aumentando-se a relação a/c de 0,35 para 0,38.
O aumento da quantidade de água teve como objetivo melhorar a lubrificação das
partículas e, por conseguinte, aumentar a compacidade do ladrilho hidráulico. A
pressão foi de 200 Kgf/cm
2
na prensagem para possibilitar a comparação dos
resultados com as dosagens anteriores. A dosagem e os resultados estão na Tabela
5.15.
Tabela 5.15 – Dosagem 3C8 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C8
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,27
0,73
0,38
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
13,37
0,75
MRF (MPa)
3
4,44
0,13
Com o aumento da quantidade de água na dosagem obtida no empacotamento, o
MRF decresceu e a absorção aumentou, não havendo assim melhorias nas
propriedades.
Foi feita a análise granulométrica do pó de pedra (F) da dosagem 3C7, a qual obteve
os melhores resultados de ABS e MRF. Na análise foi constatado que a
granulometria do pó de pedra utilizado apresentava boa distribuição granulométrica,
o que permite melhor preenchimento de vazios deixados por grãos maiores,
segundo D’Agostino e Soares (2003).
Procedeu-se, então, à análise granulométrica de três tipos de pó de pedra de
origens diferentes (Tabela 5.16).
158
Tabela 5.16 - Análise granulométrica do pó de pedra de diferentes origens
Peneiras
(mm)
PORCENTAGEM DE MATERIAL RETIDO (%)
PÓ DE PEDRA
Fábrica visitada (F)
PÓ DE PEDRA
LEMAC (L)
PÓ DE PEDRA
Empresa Brita Forte (BF)
4,800
0
0
0,3
2,400
0,4
10,5
17,2
1,200
2,5
18,4
18,2
0,600
15,8
17,8
19,5
0,300
15,3
16,5
19,6
0,150
12,2
15
12,1
0,075
7,1
11,1
7,3
0,044+fundo
46,72
10,7
5,8
Foi verificado que o pó de pedra (F) apresenta maior quantidade de partículas finas
que os outros dois pós de pedra.
Devido a disponibilidade de uso do pó de pedra (L), ele foi utilizado no cálculo da
distribuição granulométrica da 3ª camada do ladrilho hidráulico piso tátil na dosagem
1:3,77(cimento:pó de pedra). Para todos os cálculos de distribuição granulométrica
das misturas, foi considerado que o cimento Portland, por ser um material fino,
possui suas partículas com tamanhos abaixo da peneira de abertura de malha
0,044mm (#325); e foi adotada a massa de 1000g de cimento para facilitar
entendimento da dosagem. Foi obtida porcentagem retida da mistura tida como
"ideal" em cada peneira (Tabela 5.17).
Tabela 5.17 - Estudo da granulometria da mistura de cimento e pó de pedra (L) na dosagem
1:3,77
CIMENTO + PÓ DE PEDRA (L)
DOSAGEM
1:3,77
Peneira (mm)
Cimento(g)
%pó pedra
Pó pedra(g)
Porcent.retida
da mistura(%)
Porcentagem
retida da mistura
( %) (IDEAL)
2,400
0
10,5
395,85
8,30
8
1,200
0
18,4
693,68
14,54
15
0,600
0
17,8
671,06
14,07
14
0,300
0
16,5
622,05
13,04
13
0,150
0
15
565,5
11,86
12
0,075
0
11,1
418,47
8,77
9
0,044
1000
10,7
403,39
29,42
29
Total: 4770g
3770g
100,00%
159
Foram moldados ladrilhos hidráulicos piso táteis com pó de pedra (L) na dosagem
denominada 3C9, idêntica à 3C1, com pressão de 250 Kgf/cm
2
. A dosagem e os
resultados da dosagem 3C9 estão apresentados na Tabela 5.18.
Tabela 5.18 – Dosagem 3C9 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C9
Cimento
Pó de pedra
Pigmento
Água
1ª camada
1
1,21
0,05
0,70
2ª camada
1
2,42
0
0
3ª camada
1
3,77
0
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
2
11,05
0,17
MRF (MPa)
3
6,08
0,02
Os resultados da dosagem 3C9 confirmaram os bons resultados obtidos em 3C1,
ambas com uso de pó de pedra na composição do ladrilho hidráulico piso tátil,
apresentando as duas dosagens os melhores valores de ABS e MRF em relação às
dosagens já estudadas na pesquisa.
5.3.2.5 Correção da granulometria da areia
Buscou-se alcançar os valores das porcentagens retidas da mistura em cada peneira
tidas como "ideais" obtidas na Tabela 5.17, agora com mistura de cimento, areia e
resíduo na dosagem respectiva de 1:2,84:0,93, para isso foi feita correção da
granulometria da areia. Na Tabela 5.19, que apresenta o estudo, foi verificado que a
quantidade de material retido na peneira de abertura de malha 0,044mm era de
37%, e em face disso, não atenderia à porcentagem final de mistura de 29%
estipulada nessa peneira (vide Tabela 5.17).
Foi feita, então, a retirada dos grãos de areia com tamanhos abaixo da peneira de
abertura de malha 0,075mm (massa de 303,88g), fazendo-se uma redistribuição dos
303,88g nas peneiras de abertura de malha 2,400mm a 0,150mm; e obteve-se a
quantidade de areia final na dosagem, descrita na 7ª coluna da Tabela 5.19. A
pressão utilizada na prensa foi de 200 Kgf/cm
2
.
160
Tabela 5.19 - Estudo da correção da areia na dosagem 1:3,77
1ª TENTATIVA - AREIA CORRIGIDA DOSAGEM 1:3,77 – 1:2,84:0,93 - 3C10
#
(mm)
Cimento
(g)
Teor
resíduo(%)
Resíduo
(g)
Teor de
areia (%) =
pó pedra(L)
areia
corrigida (g)
areia
final (g)
Porcentagem
retida obtida
da mistura
Porcentagem
retida da
mistura
( %) (IDEAL))
2,400
0
0
0
10,5
298,2
358,98
7,6
8
1,200
0
0
0
18,4
522,56
583,34
12,2
15
0,600
0
0
0
17,8
505,52
566,30
11,9
14
0,300
0
4
37,2
16,5
468,6
529,38
11,9
13
0,150
0
3
27,9
15
426
486,78
10,8
12
0,075
0
10
93
11,1
315,24
315,24
8,6
9
0,044
1000
82
762,6
10,7
303,88
0
37,0
29
930
2840
2840
TOTAL(g)
4770
A Tabela 5.20 apresenta a dosagem 3C10 e os resultados de ABS e MRF.
Tabela 5.20 – Dosagem 3C10 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C10
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,84
0,93
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
15,93
0,03
MRF (MPa)
3
4,46
0,40
Não houve melhoria nos resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos da
dosagem 3C10 obtidos na 1ª tentativa de correção da granulometria da areia.
Para melhorar os resultados encontrados nas propriedades analisadas da série
3C10, foi feita a dosagem 1:3 com a correção da granulometria da areia (Tabela
5.21). Na peneira 0,044mm, houve excesso de material, então o valor (454g) foi
retirado nas peneiras #1,200mm a #0,150mm.
161
Tabela 5.21 - Estudo da correção da areia na dosagem 1:3
2ª TENTATIVA - AREIA CORRIGIDA DOSAGEM 1:3 – 1:2,26:0,74 - 3C11
#
(mm)
Cimento
(g)
Teor
resíduo(%)
Resíduo
(g)
Teor de
areia (%) =
pó pedra(L)
areia
corrigida (g)
areia
final (g)
Porcentagem
retida obtida
da mistura
Porcentagem
retida da
mistura
( %) (IDEAL))
2,400
0
0
0
8
320
320
8,00
8
1,200
0
0
0
15
600
486,45
12,2
15
0,600
0
0
0
14
560
446,45
11,2
14
0,300
0
4
29,6
13
490
376,85
10,2
13
0,150
0
3
22,2
12
458
344,25
9,2
12
0,075
0
10
74
9
286
286
9,0
9
0,044
1000
82
614,2
29
- 454
0
40,4
29
740
2260
2260
100,00
TOTAL(g)
4770
A dosagem 3C11 e os resultados dos ensaios são apresentados na Tabela 5.22. A
pressão na prensa manteve-se em 200 Kgf/cm
2
.
Tabela 5.22 – Dosagem 3C11 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C11
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,26
0,74
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
15,05
0,30
MRF (MPa)
3
4,19
0,41
Não houve melhoria nos resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos da série
3C11 obtidos na 2ª tentativa de correção da granulometria da areia.
Na Figura 5.8 foram traçados gráficos das granulometrias das misturas realizadas
com:
cimento e pó de pedra - 1:3,77 (3C1);
cimento, areia e resíduo - 1:3,77 (3C10);
cimento, areia e resíduo - 1:3 (3C11).
162
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
0,010 0,100 1,000 10,000
Abertura de malha da peneira (mm)
Porcentagem
retida (%)
Mistura cimento x pó pedra 1:3,77 Mistura cimento x areia preparada e resíduo 1:3,77
Mistura cimento x areia preparada e resíduo 1:3
Figura 5.8 – Granulometria obtida nas misturas do estudo da correção granulométrica da areia
Verificou-se que as distribuições granulométricas não coincidem no gráfico. A curva
granulométrica da mistura cimento x pó de pedra na proporção 1:3,77 apresentou
granulometria mais grossa que as outras duas curvas. Considerando a mesma
trabalhabilidade requerida para as três misturas, essa mistura exigiria menos água.
Com os resultados anteriores, que não mostraram melhoria nas propriedades
analisadas, foi feita nova dosagem 1:3, usando a areia corrigida (vide Tabela 5.21)
com modificação da relação a/c de 0,30 para 0,35. Manteve-se pressão de 200
Kgf/cm
2
. Foi observada a dificuldade de desforma dos ladrilhos hidráulicos. Apenas
um corpo-de-prova manteve-se inteiro.
Um dos corpos-de-prova foi submetido a uma força de 24 toneladas na prensagem,
para verificar seu comportamento quanto à absorção de água, a qual não se alterou
como pode ser observado nos resultados apresentados na Tabela 5.23.
Tabela 5.23 – Dosagem 3C12 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C12
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,26
0,74
0,35
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
4
14,76
0,05
MRF (MPa)
1
3,82
-
163
O aumento da relação a/c na dosagem 1:3 com a areia corrigida não surtiu efeito
nas propriedades analisadas e os resultados continuaram a apresentar valores que
não atenderam à norma.
5.3.2.6 Massa unitária compactada de misturas
Os resultados do estudo da granulometria de três proporções de mistura (em massa)
denominadas A (1:3), B (1:3,55) e C (1:4) estão apresentados na Tabela 5.24.
Tabela 5.24 - Análise granulométrica das proporções de mistura A, B e C (em massa)
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA 3ª CAMADA
#
(mm)
MISTURA A - 1:3
MISTURA B - 1:3,55
MISTURA C - 1:4
1:2,27:0,73
1:2,95:0,60
1:3,4:0,6
Massa (g)
Porc.
retida
mistura
(%)
Massa (g)
Porc.
retida
mistura
(%)
Massa (g)
Porc.
retida
mistura
(%)
cimento
areia
resíduo
cimento
areia
resíduo
cimento
areia
resíduo
2,400
0
45,4
0
1,1
0
59
0
1,3
0
68
0
1,4
1,200
0
363,2
0
9,1
0
472
0
10,4
0
544
0
10,9
0,600
0
908
0
22,7
0
1180
0
25,9
0
1360
0
27,2
0,300
0
703,7
29,2
18,3
0
914,5
24
20,6
0
1054
24
21,6
0,150
0
204,3
21,9
5,6
0
265,5
18
6,2
0
306
18
6,5
0,075
0
45,4
73
3,0
0
59
60
2,6
0
68
60
2,6
0,044
1000
0
605,9
40,2
1000
0
498
32,9
1000
0
498
30,0
Os resultados do ensaio de massa unitária compactada das três misturas A, B e C
foram:
proporção de mistura A → γ
A
= 1,50 Kg/dm
3
;
proporção de mistura B → γ
B
= 1,61 Kg/dm
3
;
proporção de mistura C → γ
c
= 1,64 Kg/dm
3
.
onde γ
= massa unitária compactada da mistura (Kg/dm
3
).
A partir desses resultados, procedeu-se à dosagem de novos ladrilhos hidráulicos
com as misturas B e C, as quais obtiveram os melhores valores de massa unitária
compactada. As dosagens e os resultados dos ensaios realizados nos ladrilhos das
misturas B e C são apresentados nas Tabelas 5.25 e 5.26, respectivamente.
Manteve-se pressão de 200 Kgf/cm
2
na prensagem dos ladrilhos.
164
Tabela 5.25 – Dosagem 3C13- série B (massa) e resultados de ABS e MRF
3C13
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,94
0,60
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
14,28
0,35
MRF (MPa)
3
3,81
0,61
Tabela 5.26 – Dosagem 3C14 série C (massa) e resultados de ABS e MRF
3C14
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
3,40
0,60
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
15,47
0,25
MRF (MPa)
3
3,43
0,26
Não houve melhoria nas propriedades analisadas das dosagens 3C13 e 3C14.
5.3.2.7 Retirada de finos do pó de pedra
Foi feita dosagem com cimento, pó de pedra (L) sem finos e resíduo (1:3,5). Foram
retirados 299,6g
22
de finos de pó de pedra, sendo redistribuídos nas outras peneiras.
A Tabela 5.27 apresenta o cálculo da granulometria da mistura da série 3C15.
Tabela 5.27 - Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (L) e resíduo
TENTATIVA – PÓ DE PEDRA (L) SEM FINOS - DOSAGEM 1:3,5 (1:2,8:0,7) – série 3C15
Peneira
(mm)
Cimento
(g)
pó pedra
(%)
pó pedra
(g)
pó pedra
Ø>75μm(g)
Resíduo
(%)
Resíduo
(g)
Porc.
retida
mistura(%)
Porc. retida
mistura(%)
IDEAL
2,400
0
10,5
294
330,4
0
0
7,3
8
1,200
0
18,4
515,2
576,8
0
0
12,8
15
0,600
0
17,8
498,4
557,2
0
0
12,4
14
0,300
0
16,5
462
518,0
4
28
12,1
13
0,150
0
15
420
470,4
3
21
10,9
12
0,075
0
11,1
310,8
347,2
10
70
9,3
9
0,044
1000
10,7
299,6
0,0
83
581
35,1
29
2800
700
Total da
mistura:
4500 g
Diferença:
2800-299,6
=2500g
22
Cálculo redistribuição do pó de pedra.Ex.:#2,400mm:294g/2500gx100(%)=11,8%x2800g= 330,4g
165
A dosagem e os resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos da série 3C15
estão apresentados na Tabela 5.28. Manteve-se a pressão de 200 Kgf/cm
2
na
prensagem.
Tabela 5.28 – Dosagem 3C15 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C15
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
2,80
0,70
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
15,62
0,33
MRF (MPa)
3
4,58
0,42
Não houve melhoria nas propriedades do ladrilho hidráulico com o estudo da retirada
dos finos do pó de pedra usado.
Foi feito novo estudo de granulometria de misturas com cimento, pó de pedra (BF) e
resíduo, nas proporções de dosagem 1:3, ou seja, 1:2,4:0,6 (Tabela 5.29) e nas
proporções de dosagem 1:3,5, ou seja, 1:2,8:0,7 (Tabela 5.30).
Tabela 5.29 – Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (BF) e resíduo na
dosagem 1:3
TENTATIVA – PÓ DE PEDRA (BF) SEM FINOS - DOSAGEM 1:3 (1:2,4:0,6) –3C16
Peneira
(mm)
Cimento
(g)
pó pedra
(%)
pó pedra
(g)
pó pedra
Ø>75μm(g)
Resíduo
(%)
Resíduo
(g)
Porc.
retida
mistura(%)
Porc. retida
mistura(%)
IDEAL
4,8
0
0,7
16,8
17,7
0
0
0,4
0
2,4
0
16,6
398,4
420,7
0
0
10,5
8
1,2
0
19,7
472,8
499,3
0
0
12,5
15
0,6
0
21,2
508,8
537,3
0
0
13,4
14
0,3
0
17
408
430,8
4
24
11,3
13
0,15
0
12,8
307,2
324,4
3
18
8,6
12
0,075
0
6,7
160,8
169,8
10
60
5,7
9
0,044
1000
5,3
127,2
0,0
83
498
37,5
29
gran po ↑
2400
600
Total da
mistura:
4500 g
Diferença:
2400-127,2
=2272,8g
Nota: massa em gramas
166
Tabela 5.30 - Estudo da granulometria da mistura de cimento, pó de pedra (BF) e resíduo na
dosagem 1:3,5
TENTATIVA – PÓ DE PEDRA (BF) SEM FINOS - DOSAGEM 1:3,5 (1:2,8:0,7) – 3C17
Peneira
(mm)
Cimento
(g)
pó pedra
(%)
pó pedra
(g)
pó pedra
Ø>75μm(g)
Resíduo
(%)
Resíduo
(g)
Porc.
retida
mistura(%)
Porc. retida
mistura(%)
IDEAL
4,8
0
0,7
19,6
20,7
0
0
0,5
0
2,4
0
16,6
464,8
490,8
0
0
10,9
8
1,2
0
19,7
551,6
582,5
0
0
12,9
15
0,6
0
21,2
593,6
626,8
0
0
13,9
14
0,3
0
17
476
502,6
4
28
11,8
13
0,15
0
12,8
358,4
378,5
3
21
8,9
12
0,075
0
6,7
187,6
198,1
10
70
6,0
9
0,044
1000
5,3
148,4
0,0
83
581
35,1
29
gran po ↑
2800
700
Total da
mistura:
4500 g
Diferença:
2800-148,4
=2651,6g
As dosagens 3C16 e 3C17 e os resultados dos ensaios nos ladrilhos hidráulicos
moldados contendo pó de pedra (BF) e resíduo na 3ª camada estão apresentados
na Tabela 5.31. A pressão de 200 Kgf/cm
2
foi mantida na prensagem.
Tabela 5.31 – Dosagem 3C16 e 3C17 (massa) e resultados de ABS e MRF
3ª camada
Cimento
Pó de pedra
Resíduo
Água
3C16
1
2,40
0,60
0,30
3C17
1
2,80
0,70
0,30
RESULTADOS
ABS (%)
MRF (MPa)
n° c.p.
média
D.P.
n° c.p.
média
D.P.
3C16
3
16,22
0,21
3
4,55
0,41
3C17
3
15,52
0,15
3
4,21
0,47
Verificou-se que, nas dosagens 3C16 e 3C17, os valores obtidos não apresentaram
diferenças e não atenderam à NBR.
5.3.2.8 Proporção de dosagem 1:2
Para melhoria do MRF e da absorção de água, foi feito estudo da granulometria de
quatro misturas com proporção de dosagem 1:2 (cimento:material seco) em massa,
167
com os seguintes componentes:
Dosagem série 3C18: cimento, areia;
Dosagem série 3C19: cimento, pó de pedra (BF);
Dosagem série 3C20: cimento, pó de pedra (BF) e resíduo;
Dosagem série 3C21: cimento, areia e resíduo.
Os estudos das granulometrias das quatro dosagens são apresentados nas Tabelas
5.32, 5.33, 5.34 e 5.35. A pressão da prensa hidráulica foi alterada para 250kgf/cm
2
na tentativa de contribuir para a melhoria da compacidade do ladrilho hidráulico.
Tabela 5.32 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:areia
Cimento:areia - 1:2 – 3C18
Porcentagem
retida da
mistura(%)
Peneira(mm)
Cimento(g)
Teor areia(%)
Areia(g)
4,800
0
0
0
0,0
2,400
0
2
40
1,3
1,200
0
16
320
10,7
0,600
0
40
800
26,7
0,300
0
31
620
20,7
0,150
0
9
180
6,0
0,075
0
2
40
1,3
0,044
1000
0
0
33,3
2000
TOTAL
3000g
Tabela 5.33 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:pó de pedra
Cimento:pó de pedra - 1:2 – 3C19
Porcentagem
retida da
mistura(%)
Peneira(mm)
Cimento(g)
Teor pó pedra(%)
Pó pedra (g)
4,800
0
0,7
14
0,5
2,400
0
16,6
332
11,1
1,200
0
19,7
394
13,1
0,600
0
21,2
424
14,1
0,300
0
17
340
11,3
0,150
0
12,8
256
8,5
0,075
0
6,7
134
4,5
0,044
1000
5,3
106
36,9
2000
TOTAL
3000g
168
Tabela 5.34 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:pó de pedra:resíduo
Cimento:pó de pedra:resíduo - 1:2 – 1:1,6:0,4 – 3C20
Porcentagem
retida da
mistura(%)
Peneira
(mm)
Cimento
(g)
Teor pó
pedra(%)
Pó pedra
(g)
Pó pedra
Ø>75μm(g)
Teor
resíduo(%)
Resíduo
(g)
4,800
0
0,7
11,2
11,8
0
0
0,4
2,400
0
16,6
265,6
280,5
0
0
9,3
1,200
0
19,7
315,2
332,8
0
0
11,1
0,600
0
21,2
339,2
358,2
0
0
11,9
0,300
0
17
272
287,2
4
16
10,1
0,150
0
12,8
204,8
216,3
3
12
7,6
0,075
0
6,7
107,2
113,2
10
40
5,1
0,044
1000
5,3
84,8
0,0
83
332
44,4
gran pó ↑
1600
400
Total da
Mistura:
3000g
Diferença:
1600-84,8
=1515,2g
Tabela 5.35 - Estudo da granulometria da dosagem 1:2 - cimento:areia:resíduo
Cimento:areia:resíduo - 1:2 – 1:1,6:0,4 – 3C21
Porcentagem
retida da
mistura(%)
Peneira(mm)
cimento(g)
Teor areia(%)
areia(g)
Teor resíduo(%)
resíduo(g)
4,800
0
0
0
0
0
0,0
2,400
0
2
32
0
0
1,1
1,200
0
16
256
0
0
8,5
0,600
0
40
640
0
0
21,3
0,300
0
31
496
4
16
17,1
0,150
0
9
144
3
12
5,2
0,075
0
2
32
10
40
2,4
0,044
1000
0
0
83
332
44,4
1600
400
TOTAL
3000
Nas quatro misturas 1:2 foi considerada uma relação água/cimento de 0,30, porém
na confecção do ladrilho hidráulico da dosagem 3C18 (cimento:areia) foi observado
visualmente o excesso de água após prensagem; então a relação a/c foi reduzida
para 0,20. Para a dosagem 3C19 (cimento:pó de pedra) a relação a/c foi reduzida
para 0,15. Nas dosagens 3C20 e 3C21, a relação a/c usada foi de 0,20. As
dosagens e os resultados dos ensaios são apresentados na Tabela 5.36.
169
Tabela 5.36 – Dosagens 3C18, 3C19, 3C20, 3C21 (massa) e resultados de ABS e MRF
3ª camada
Cimento
Areia
Pó de pedra
Resíduo
Água
3C18
1
2
0
0
0,20
3C19
1
0
2
0
0,15
3C20
1
0
1,6
0,40
0,20
3C21
1
1,6
0
0,40
0,20
RESULTADOS
ABS (%)
MRF (MPa)
n° c.p.
média
D.P.
n° c.p.
média
D.P.
3C18
2
13,31
0,35
2
5,61
0,37
3C19
3
13,65
0,34
3
5,62
0,20
3C20
3
13,92
0,45
3
6,20
0,46
3C21
3
13,06
0,70
3
6,23
0,28
Verificou-se, com esses resultados (vide Tabela 5.36), que a absorção de água
diminuiu e o MRF aumentou nas misturas 1:2 em relação às dosagens anteriores. As
misturas com adição de resíduo apresentaram melhores resultados de MRF em
relação às sem adição do resíduo, o qual atuou como um fíler, proporcionando
melhor empacotamento granulométrico da mistura e aumentando a resistência à
flexão. O aumento da pressão de prensagem no ladrilho hidráulico também pode ter
contribuído para os bons resultados.
5.3.2.9 Proporção de dosagem 1:1
Foi feito o estudo da proporção de dosagem 1:1 para verificação da influência do
aumento da quantidade de cimento no MRF e na absorção de água do ladrilho
hidráulico (Tabela 5.37). Foi usada pressão de 250 Kgf/cm
2
nos ladrilhos.
Tabela 5.37 – Dosagem 3C22 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C22
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
0,75
0,25
0,20
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
16,25
0,23
MRF (MPa)
3
6,62
0,52
170
Verificou-se que houve aumento do valor do MRF, devido ao aumento do consumo
de cimento Portland na dosagem, porém a absorção de água se elevou com o
aumento do teor de cimento na mistura.
5.3.2.10 Dosagem da 3ª camada sem resíduo e com adição de pó de pedra
Em razão da boa distribuição granulométrica do pó de pedra e por ter apresentado
os melhores resultados de ABS e MRF, foi confeccionado ladrilho hidráulico piso tátil
na dosagem 1:3,77, adicionando apenas pó de pedra (BF) na 3ª camada para
verificar a sua influência nas propriedades. Nessa série, alterou-se a dosagem da 2ª
camada. A prensagem continuou em 250 Kgf/cm
2
. A dosagem 3C23 e os resultados
dos ensaios são apresentados na Tabela 5.38.
Tabela 5.38 – Dosagem 3C23 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C23
Cimento
Pó de pedra
Resíduo
Água
2ª camada 1:2,42
1
0
2,42
0
3ª camada 1:3,77
1
3,77
0
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
13,77
0,13
MRF (MPa)
3
4,99
0,11
Nos resultados da dosagem 3C23, foi obtido o valor médio de absorção de água
dentro da faixa de valores encontrados no estudo da proporção de dosagem 1:2
(vide Tabela 5.36). Quanto ao MRF, não houve melhoria. Em relação ao
comportamento verificado na dosagem da série 3C1 (dosagem 1:3,77 com pó de
pedra e sem adição de resíduo em nenhuma camada), os resultados de ABS e MRF
foram inferiores.
5.3.2.11 Influência da umidade na massa compactada do ladrilho hidráulico
piso tátil
Os resultados do ensaio de influência da umidade na massa compactada do ladrilho
hidráulico piso tátil são apresentados nos gráficos da relação a/c e massa
171
compactada do ladrilho hidráulico nas dosagens: 2A - 1:2 (Figura 5.9), 2PP - 1:2
(Figura 5.10), 3A - 1:3 (Figura 5.11) e 3PP - 1:3 (Figura 5.12). Os referidos gráficos
mostram a correlação entre a relação a/c da mistura da 3ª camada com a
compacidade obtida do ladrilho hidráulico na prensagem a 250 Kgf/cm
2
.
y = 673,2x + 1314,3
R
2
= 0,9741
1400
1415
1430
1445
1460
1475
1490
1505
1520
1535
1550
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
relação a/c
massa do ladrilho (g)
Figura 5.9 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na dosagem 2A
– 1:1,6:0,4 (cimento:areia:resíduo)
y = -1604x
2
+ 1318,8x + 1198,9
R
2
= 0,8563
1350
1360
1370
1380
1390
1400
1410
1420
1430
1440
1450
0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
relação a/c
massa do ladrilho (g)
Figura 5.10 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na dosagem
2PP – 1:1,6:0,4 (cimento:pó de pedra BF:resíduo)
172
y = 360x
2
+ 177,2x + 1446,9
R
2
= 0,9701
1470
1480
1490
1500
1510
1520
1530
1540
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
relação a/c
massa do ladrilho (g)
'
Figura 5.11 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na dosagem 3A
– 1:2,27:0,73 (cimento:areia:resíduo)
y = -2280x
2
+ 742x + 1407,3
R
2
= 1
1448
1450
1452
1454
1456
1458
1460
1462
1464
1466
1468
1470
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
relação a/c
massa do ladrilho (g)
Figura 5.12 – Gráfico da relação a/c x massa compactada do ladrilho hidráulico na dosagem
3PP – 1:2,27:0,73 (cimento:pó de pedra-BF:resíduo)
Com base na análise dos gráficos gerados no estudo da influência da umidade da 3ª
camada na massa compactada do ladrilho hidráulico piso tátil, foram obtidas as
relações a/c para maior medida de massa após prensagem para cada dosagem, o
que indica maior compacidade do ladrilho (Quadro 5.6).
173
Dosagens
Componentes
Relação a/c
2A
1:2
1:1,6:0,4
Cimento:areia:resíduo
0,35
2PP
1:2
1:1,6:0,4
Cimento:pó de pedra:resíduo
0,25
3A
1:3
1:2,27:0,73
Cimento:areia:resíduo
0,30
3PP
1:3
1:2,27:0,73
Cimento:pó de pedra:resíduo
0,15
Quadro 5.6 – Relação a/c obtida no gráfico das misturas 2A, 2PP, 3A, 3PP
Foram moldados ladrilhos hidráulicos utlizando a dosagem desse estudo (vide
Quadro 5.6). Durante a confecção dos ladrilhos foi observado visualmente que, nas
dosagens 2A, 2PP e 3A, houve excesso de água, o que dificultou a desmoldagem
após prensagem. Entretanto, também foi observado que os ladrilhos pareciam estar
bem compactados.
Então foi feita moldagem 3C24 de ladrilhos hidráulicos piso táteis com a dosagem
2A modificando a relação a/c da 3ª camada para 0,30. A pressão de prensagem foi
de 250 Kgf/cm
2
. Foi observado ainda excesso de água durante moldagem, o que
dificultou sua execução. A dosagem e os resultados dos ensaios dos ladrilhos
hidráulicos são apresentados na Tabela 5.39.
Tabela 5.39 – Dosagem 3C24 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C24
Cimento
Areia
Resíduo
Água
3ª camada
1
1,60
0,40
0,30
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
4
14,86
0,56
MRF (MPa)
2
5,09
5,11
Devido à dificuldade de confecção dos ladrilhos hidráulicos na dosagem 3C24, foram
moldados novos ladrilhos hidráulicos com a dosagem 3C24 modificando a relação
a/c da 1ª camada, de 0,70 para 0,60. Foi observado mesmo assim que houve
dificuldade na desforma. A nova dosagem 3C25 e os resultados dos ensaios dos
ladrilhos hidráulicos são apresentados na Tabela 5.40.
174
Tabela 5.40 – Dosagem 3C25 (massa) e resultados de ABS e MRF
3C25
Cimento
Areia
Resíduo
Água
Pigmento
1ª camada
1
0
0,20
0,60
0,03
3ª camada
1
1,60
0,40
0,30
0
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
3
13,28
0,55
MRF (MPa)
2
4,87
0,03
No estudo da influência da umidade na massa compactada do ladrilho hidráulico
piso tátil, foi observado que o teor de umidade das outras camadas influencia na
relação a/c a ser usada na 3ª camada. Esta camada foi avaliada isoladamente no
estudo da massa compactada. Houve assim a necessidade de correção dos valores
de água obtidos, para que a desforma ocorresse sem quebras, possibilitando a
confecção dos ladrilhos hidráulicos piso táteis.
5.3.3 Resultados dos estudos da 2ª camada
As dosagens 1:2 e 1:4, que foram realizadas, estão apresentadas no Quadro 5.7.
cimento
areia
resíduo
água
pigmento
1ª camada
1
0
0,20
0,70
0,03
Dosagem 2ª camada 1:2 - 3ª camada 1:2
cimento
areia
resíduo
água
pigmento
2C1
Camadas
2ª
1
0
2
0
0
3ª
1
1,60
0,40
0,25
0
Dosagem 2ª camada 1:2 - 3ª camada 1:2,5
2C2
Camadas
2ª
1
0
2
0
0
3ª
1
1,89
0,61
0,25
0
Dosagem 2ª camada 1:4 - 3ª camada 1:2
2C3
Camadas
2ª
1
0
4
0
0
3ª
1
1,60
0,40
0,25
0
Dosagem 2ª camada 1:4 - 3ª camada 1:2,5
2C4
Camadas
2ª
1
0
4
0
0
3ª
1
1,89
0,61
0,25
0
Quadro 5.7 - Dosagens 2ª camada 1:2 e 1:4
175
Os resultados dos ensaios realizados nos ladrilhos hidráulicos piso táteis com as
modificações na 2ª camada são apresentados na Tabela 5.41. A pressão da
prensagem dos ladrilhos foi de 250 Kgf/cm
2
.
Tabela 5.41 - Resultados de ABS e MRF das dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4
Dosagem
2ªcamada/
3ªcamada
Absorção de água (%)
MRF (MPa)
n° c.p.
Média
D.P.
n° c.p.
Média
D.P.
2C1
1:2
1:2
3
13,51
0,14
3
5,43
0,19
2C2
1:2
1:2,5
3
14,20
0,19
3
4,95
0,37
2C3
1:4
1:2
3
14,02
0,12
3
5,04
0,25
2C4
1:4
1:2,5
3
14,56
0,15
3
4,50
0,87
Através dos valores da Tabela 5.41, foi verificado que a dosagem 2C1 com 2ª e 3ª
camadas (1:2), obteve os melhores valores de ABS e MRF.
Para verificar a melhor proporção de dosagem para a 2ª camada, foi considerada
também agora a dosagem 3C21 obtida nos estudos da 3ª camada, onde a 2ª
camada é 1:3 e a 3ª camada é 1:2. Os resultados dos valores de ABS e MRF para
cada dosagem são apresentados nos gráficos das Figuras 5.13 e 5.14.
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
2C1 - 2ªcam 1:2
3ªcam 1:2
2C2 - 2ªcam 1:2
3ªcam 1:2,5
2C3 - 2ªcam 1:4
3ªcam 1:2,5
2C4 - 2ªcam 1:4
3ªcam 1:2,5
3C21 - 2ªcam 1:3
3ªcam 1:2
Séries de dosagem
Absorção de água (%)
Figura 5.13 - Gráfico ABS x dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4,3C21
176
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2C1 - 2ªcam 1:2
3ªcam 1:2
2C2 - 2ªcam 1:2
3ªcam 1:2,5
2C3 - 2ªcam 1:4
3ªcam 1:2
2C4 - 2ªcam 1:4
3ªcam 1:2,5
3C21 2ªcam 1:3
3ªcam 1:2
Séries de dosagem
MRF(MPa)
Figura 5.14 - Gráfico MRF x dosagens 2C1, 2C2, 2C3, 2C4,3C21
De acordo com os resultados dos ensaios realizados nos ladrilhos hidráulicos
produzidos em todos os estudos realizados, a série de dosagem 3C21 apresentou
os melhores resultados de ABS e MRF.
Foi verificado também que a dosagem da 3ª camada influencia mais no valor do
MRF do que a dosagem da 2ª camada, pois as dosagens da 3ª camada 1:2,5
obtiveram MRF menor que as dosagens da 3ª camada 1:2, que possui maior
quantidade de cimento. Quanto ao valor de ABS, este aumentou quando o consumo
de cimento na 2ª e na 3ª camadas foi diminuído, o que ocorreu na dosagem 2C4.
Pode-se dizer que a 2ª camada 1:3 promoveu o teor de fíler ideal para contribuir na
melhoria da compacidade do ladrilho, juntamente com a dosagem da 3ªcamada 1:2.
5.4 Ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final
De acordo com os estudos de proporcionamento da 3ª camada (com areia e
resíduo), foram selecionadas as dosagens 1:1 (3C22), 1:2 (3C21) e 1:3 (3C2), que
apresentaram melhores resultados de ABS e de MRF. A dosagem da 2ª camada foi
mantida em 1:3 e a dosagem da 1ª camada foi mantida constante com 20 % de
177
resíduo em relação à massa de cimento. A Figura 5.15 apresenta os valores das
propriedades analisadas.
Propriedades x dosagens 3ª camada
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
dosagem 1:1 - série 3C22 dosagem 1:2 - série 3C21 dosagem 1:3 - série 3C2
valores das propriedades
Absorção de água (%) MRF (MPa)
Limite máx.ABS
Limite mín. MRF
Figura 5.15 - Gráfico MRF e ABS x dosagens 3C22, 3C21, 3C2
A partir dos resultados de ABS e MRF, foi adotada a dosagem de proporcionamento
final obtida 3C21 apresentada no Quadro 5.8.
Dosagem de proporcionamento final
3C21
cimento
areia
resíduo
água
pigmento
Camadas
1ª
1
0
0,2
0,70
0,03
2ª
1
-
3
0
0
3ª
1
1,6
0,4
0,20
0
Quadro 5.8 - Dosagem de proporcionamento final (em massa)
5.4.1 Verificação das propriedades do ladrilho hidráulico piso tátil com
proporcionamento final
Os resultados dos ensaios foram comparados aos valores especificados na
NBR9457/1986, já descritos no Quadro 4.12.
178
5.4.1.1 Resultados da absorção de água e do módulo de resistência à flexão
Os resultados dos ensaios de absorção de água e do módulo de resistência à flexão
nos ladrilhos hidráulicos estão apresentados na Tabela 5.42. Foram calculados o
desvio padrão (D.P.) e o desvio máximo relativo
23
da média (D.M.R.).
Tabela 5.42 - Resultados de ABS e MRF da dosagem de proporcionamento final
Dosagem
Absorção (%)
MRF (MPa)
3C21
n° c.p.
Média
D.P.
D.M.R.
n° c.p.
Média
D.P.
D.M.R.
5
13,06
0,70
6,09
5
6,23
0,28
4,68
5.4.1.1.1 Verificação da influência da umidade da 3ª camada na absorção de água e
no MRF do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento final
Foram moldados ladrilhos hidráulicos, dosagem 3C26, a 250Kgf/cm
2
, cuja dosagem
e resultados estão apresentados na Tabela 5.43.
Tabela 5.43 – Dosagem 3C26 (massa) com a/c=0,25
Série 3C26
Cimento
Areia
Resíduo
Água
Pigmento
1ª camada
1
0
0,20
0,70
0,03
2ª camada
1
0
3
0
0
3ª camada
1
1,60
0,40
0,25
0
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
5
15,64
0,12
MRF (MPa)
5
5,09
0,38
Foi verificado que o aumento de água na dosagem de proporcionamento final
conduziu a valores de ABS e de MRF inferiores aos conseguidos na dosagem com
relação a/c de 0,20.
23
Desvio máximo relativo é calculado dividindo o valor absoluto da diferença entre a média e o valor
individual que mais se afaste da média, para mais ou para menos, pela média e multiplicando o
quociente por 100 (%) (NBR 7215/1996, p.4).
179
5.4.1.1.2 Verificação da influência da pressão exercida pela prensa hidráulica na
absorção de água e no MRF do ladrilho hidráulico piso tátil com proporcionamento
final
Foram moldados ladrilhos hidráulicos piso táteis, 3C27, com pressão de 235
Kgf/cm
2
. A dosagem e os resultados estão apresentados na Tabela 5.44.
Tabela 5.44 – Dosagem 3C27 (massa) com pressão de 235 Kgf/cm
2
3C27
Cimento
Areia
Resíduo
Água
Pigmento
1ª camada
1
0
0,20
0,70
0,03
2ª camada
1
0
3
0
0
3ª camada
1
1,60
0,40
0,20
0
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
5
14,98
0,46
MRF (MPa)
4
5,24
0,24
Foi verificado que a diminuição da pressão exercida pela prensa hidráulica influencia
negativamente os valores de ABS e de MRF. Foram então moldados ladrilhos
hidráulicos com a mesma dosagem 3C27, porém com relação a/c 0,25, mantendo-se
a pressão na prensa hidráulica de 235 Kgf/cm
2
para comparar as propriedades. Os
resultados da dosagem 3C28 estão apresentados na Tabela 5.45.
Tabela 5.45 – Dosagem 3C28 (massa) com a/c=0,25 e 235 Kgf/cm
2
RESULTADOS
n° c.p.
média
D.P.
ABS (%)
5
14,36
0,59
MRF (MPa)
4
5,02
0,82
Na prensagem a 235 Kgf/cm
2
,
não houve diferença entre os valores dos resultados
das propriedades para as relações a/c de 0,20 e de 0,25.
Com base nos resultados finais obtidos, verificou-se que o ladrilho hidráulico da
dosagem de proporcionamento final deve usar não só o teor de água da 3ª camada
de 0,20, mas também a pressão mínima de 250 Kgf/cm
2
.
O módulo de resistência à flexão atendeu os valores individuais e médio, prescritos
na norma NBR9457/1986 nos ladrilhos hidráulicos de proporcionamento final.
180
Quanto à absorção de água, o limite de 8% da norma não foi respeitado. Porém, a
NBR9457/1986 especifica que a 3ª camada do ladrilho hidráulico deve ser
constituída de material poroso, devendo favorecer a aderência. Como a porosidade
é a medida da proporção do volume total do concreto ocupada pelos poros, e como,
segundo Neville (1997), na absorção mede-se o volume dos poros, conclui-se que o
ladrilho hidráulico piso tátil, que possui camada superficial inferior porosa, terá um
teor de absorção de água elevado.
A absorção apresentada pelo ladrilho hidráulico acima do valor limite da norma
também foi relatada por Cavalli e Valduga (2006), além da porosidade elevada
encontrada no estudo das autoras. Em Sobrinho et al. (1999), que adicionaram
resíduo de rochas graníticas na confecção de blocos de concreto, houve um
aumento de absorção de água com o aumento do teor de resíduo.
5.4.1.2 Resultado da avaliação dimensional
A Tabela 5.46 apresenta o resultado da avaliação dimensional do ladrilho hidráulico
piso tátil e os limites prescritos na NBR13818/1997–Anexo T Quadro IX.
Tabela 5.46 – Resultados da avaliação dimensional do ladrilho hidráulico piso tátil
Características geométricas
Unid.
Limites
NBR13818/1997
Média dos resultados
do ensaio
Desvio de W em relação a N não modular
%
± 2
0
Desvio de r em relação a W
%
± 0,75
0,06
Desvio de r em relação a R
%
± 0,5
0,15
Espessura: desvio de e em relação a ew
%
± 5
3,05
Retitude dos lados - ΔL5
%
± 0,5
-0,15
Ortogonalidade - ΔL1
%
± 0,6
0,17
Curvatura central - ΔL3
%
± 0,5
-0,35
Curvatura lateral - ΔL4
%
± 0,5
0,23
Empeno - ΔL2
%
± 0,5
0,21
Nota: r = média dos quatro lados do ladrilho hidráulico
De acordo com os valores encontrados no ensaio de avaliação dimensional, os
ladrilhos hidráulicos piso táteis atendem aos limites da norma NBR13818/1997.
Os resultados da verificação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil são
181
apresentados na Tabela 5.47.
Tabela 5.47 – Avaliação da modulação do ladrilho hidráulico piso tátil
Limites NBR9050/2004
Itens
Unid.
Limites
Ladrilho
Diâmetro de base do relevo
mm
22 a 30
27,6
Diâmetro do topo do relevo
mm
11 a 20
20
Distância horizontal entre
centros de relevo
mm
42 a 53
49,8
Distância diagonal entre
centros de relevo
mm
60 a 75
70,3
Altura do relevo
mm
3 a 5
3,9
Distância do eixo da 1ª linha
de relevo até a borda do piso
mm
21 a 27
25,3
Limites NBR 9459/1986
Ladrilho
Valor nominal
DM (%)
Espessura
mm
20
± 10
19,93
Largura
%
200
± 0,2
200,05
Massa
g
1400
-
1230,3
Nota: DM = desvio máximo
No resultado da avaliação da modulação todos os parâmetros da NBR 9050/2004
foram atendidos. Com relação a massa do ladrilho hidráulico, foi considerada como a
seca em estufa aos 28 dias de idade. O valor obtido foi a massa média de 30
ladrilhos hidráulicos de proporcionamento final (dosagens 3C26, 3C27, 3C28).
Considerando que a NBR9457/1986 específica que a massa do ladrilho hidráulico
deve ser de 35kg/m
2
, a massa individual deve ser de 1400g, logo a massa do
ladrilho hidráulico hidráulico piso tátil produzido ficou abaixo do valor considerado
pela norma.
5.4.1.3 Resultado da resistência ao desgaste por abrasão
Os resultados da resistência ao desgaste por abrasão foram divididos nos dois
estudos realizados com os ladrilhos hidráulicos da pesquisa, conforme apresentado
a seguir:
182
5.3.1.3.1 Resultado do estudo da adição de basalto na 1ª camada
Os resultados do ensaio são apresentados na Tabela 5.48. A dosagem 1C1 contém
basalto na 1ª camada.
Tabela 5.48 - Resultados do desgaste por abrasão nas dosagens 1C1 e 1C2
Desgaste (mm) após 1000m
Dosagem
Resultado
Limite máx. NBR
D.P.
1C1
8,51
3
1,09
1C2
9,53
3
0,51
Verificou-se com os resultados da Tabela 5.49 que o basalto, na dosagem
executada, não teve contribuição na diminuição do desgaste do piso para que o
mesmo atenda ao limite máximo da norma.
5.4.1.3.2 Resultado do ensaio de resistência ao desgaste por abrasão no ladrilho
hidráulico de proporcionamento final
Os resultados estão apresentados na Tabela 5.49.
Tabela 5.49 - Resultados do desgaste por abrasão dosagens das séries 1C4 e 1C5
Desgaste (mm) após 1000m
Dosagem
Resultado
Limite máx. NBR
D.P.
1C4
8,92
3
0,63
1C5
9,56
3
0,60
Nota: 1C4: ladrilho pastilhado; 1C5: ladrilho liso.
Verificou-se com o resultado da Tabela 5.49 que a textura dos relevos tronco-
cônicos na superfície do ladrilho hidráulico não influencia o desgaste em virtude de
os valores encontrados entre os ladrilhos hidráulicos piso táteis e os ladrilhos
hidráulicos lisos estarem bem próximos.
Sabe-se que a abrasão envolve tensões localizadas de alta intensidade, de modo
que a dureza e a resistência do concreto na região superficial têm grande influência
no desgaste (NEVILLE,1997; ANDRADE, 2005). Esse fator faz que a resistência
183
esteja integralmente relacionada com a qualidade da 1ª camada do ladrilho
hidráulico piso tátil, a qual é submetida ao desgaste e é composta de pasta com
relação água/cimento (a/c) de 0,70.
A elevada relação a/c se faz necessária para prover a trabalhabilidade adequada
para espalhamento na forma durante moldagem. Essa relação a/c elevada,
associada ao fato de não se ter agregado graúdo, limita um valor baixo de
resistência ao desgaste, o que é confirmado por Andrade (2005) e Guimarães
(2005). Estes afirmam que a resistência em questão diminui com a relação a/c
elevada, que provoca maior porosidade e menor dureza na pasta.
Pode-se dizer que é difícil a avaliação da resistência à abrasão de um concreto
porque a ação de deterioração varia dependendo da causa exata do desgaste, além
de não existir nenhum ensaio satisfatório para as diversas condições encontradas na
prática (NEVILLE 1997). Nesta pesquisa foi utilizado o único método de ensaio
padronizado no Brasil para avaliar o desgaste por abrasão em produtos à base de
cimento Portland (ANDRADE, 2005), que é o da NBR 12042/1992, pois a
NBR9457/1986, norma dos ladrilhos hidráulicos, não define qual método a ser usado
para medição do desgaste por abrasão.
184
5.4.1.4 Resultado da avaliação ambiental
O Quadro 5.9 apresenta o resultado da avaliação ambiental do ladrilho hidráulico
piso tátil.
Parâmetros
analisados
Limite máximo no
estrato solubilizado
(mg/L)
Resultados
(mg/L)
Limite máximo no
estrato lixiviado
(mg/L)
Resultados
(mg/L)
Alumínio
0,2
0,32
-
-
Arsênio
0,01
n.d.
1,0
n.d.
Bário
0,7
n.d.
70
n.d.
Cádmio
0,005
n.d.
0,5
n.d.
Chumbo
0,01
n.d.
1,0
n.d.
Cianeto
0,07
n.d.
-
-
Cloreto
250
11,32
-
-
Cobre
2,0
n.d.
-
-
Cromo total
0,05
n.d.
5,0
n.d.
Fenóis totais
0,01
0,03
-
-
Ferro
0,3
n.d.
-
-
Fluoreto
1,5
0,23
150
0,68
Manganês
0,1
n.d.
-
-
Mercúrio
0,001
n.d.
0,1
n.d.
Nitrato
10
n.d.
-
-
Prata
0,05
n.d.
5,0
n.d.
Selênio
0,01
n.d.
1,0
n.d.
Sódio
200
n.d.
-
-
Sulfato
250
22,12
-
-
Surfactante anionico
0,5
0,12
-
-
Zinco
5,0
n.d.
-
-
pH
-
7,68
-
-
Quadro 5.9 – Resultados da caracterização ambiental do ladrilho hidráulico
Nota: n.d – não detectado.
Foi verificado, de acordo com os valores limites da NBR10004/2004 - Anexo G, que
no extrato solubilizado apenas o Alumínio e o Fenol ultrapassaram o limite máximo
especificado; e no extrato lixiviado, todos os parâmetros analisados tiveram valores
menores que os limites. Esse resultado pode ser devido a presença de qualquer dos
componentes constituintes do ladrilho. Pode-se dizer que o produto formado tende a
não agredir o meio ambiente.
185
5.5 Comparação dos resultados dos ladrilhos hidráulicos das
fábricas existentes no Espírito Santo e dos fabricados na pesquisa.
Os valores de ABS e MRF dos ladrilhos hidráulicos das fábricas A, B e C são
comparados aos valores encontrados nos ladrilhos de proporcionamento final
fabricados nesta pesquisa através do gráfico da Figura 5.16.
1
3
5
7
9
11
13
15
Fábrica A Fábrica B Fábrica C Ladrilhos 3C21
Valores das propriedades ABS e MRF
Absorção de água (%) MRF (MPa)
Figura 5.16 - Comparação MRF e ABS de ladrilhos hidráulicos da pesquisa e das Fábricas
Verifica-se no gráfico que a absorção de água dos ladrilhos hidráulicos fabricados na
pesquisa se situam dentro do intervalo de valores encontrados dos ladrilhos
hidráulicos das fábricas existentes no ES. Quanto ao valor do MRF, este se
apresentou maior nos ladrilhos fabricados na pesquisa, atendendo aos limites
prescritos na norma, sendo que nas três fábricas o valor mínimo do MRF não foi
atendido.
186
Capítulo 6 – CONCLUSÕES
6.1 Quanto à verificação das propriedades do ladrilho hidráulico
piso tátil fabricado no estado do Espírito Santo
Todas as propriedades analisadas nos lotes amostrais do ladrilho hidráulico piso tátil
fabricado no Espírito Santo não atenderam às normas pertinentes. O que levanta a
problemática de implantação de controle de qualidade nas fábricas para que os
produtos, que atualmente estão sendo muito comercializados, estejam aptos com
relação à legislação pertinente.
Na análise dimensional, os fabricantes não atendem às características geométricas,
inclusive às especificações da NBR9050/2004. Quanto à absorção de água e a
resistência à flexão, os valores estão muito aquém dos valores limites da norma.
Quanto à resistência ao desgaste por abrasão, o limite também não foi atendido.
Isso sugere a necessidade de trabalho com os fabricantes, quanto ao
proporcionamento adequado com os materiais e equipamentos de cada fábrica, que
visam atender aos limites da norma.
6.2 Quanto à caracterização do resíduo de beneficiamento de
rochas ornamentais
O resíduo estudado apresenta uma distribuição granulométrica adequada para uso
como fíler, em ladrilho hidráulico piso tátil.
A composição química tem como principais elementos SiO
2
e Al
2
O
3
, evidenciando
ser o resíduo um material sílico-aluminoso. Na análise mineralógica, os principais
minerais presentes foram: quartzo, microclina, albita, calcita e muscovita.
A massa específica do resíduo foi de 2,770 g/cm
3
e sua área específica, 494,2
m
2
/kg, evidenciando ser um material de elevada finura.
Na caracterização ambiental, o resíduo foi classificado como NÃO-PERIGOSO e
INERTE, ou seja, pertencente à Classe II-B.
187
6.3 Quanto ao estudo do proporcionamento do ladrilho hidráulico
piso tátil
Foi constatada a importância do estudo experimental de proporcionamento do
ladrilho hidráulico em substituição aos estudos empíricos feitos por artesãos, pois
não existe uma metodologia de dosagem para a fabricação dos ladrilhos hidráulicos.
O ladrilho hidráulico da pesquisa foi formado por três camadas: a 1ª camada
(superior) constituída por cimento, resíduo, pigmento e água; a 2ª, por cimento e
resíduo e a 3ª, por cimento, areia, resíduo e água.
O estudo do comportamento de fluxo da 1ª camada resultou num teor de adição do
resíduo de 20% em relação à massa de cimento, o qual atendeu à coesão e
trabalhabilidade necessárias para o perfeito espalhamento na forma e permitiu a
desmoldagem sem quebras durante a fabricação do ladrilho hidráulico piso tátil.
Foi verificado nos estudos que a 2ª camada tem função primordial de absorver parte
de água contida na 1ª camada, que possui elevada relação a/c; com isso também
contribui para possibilitar a desforma do ladrilho hidráulico do molde.
Um fator que muito influencia as condições de desforma do ladrilho hidráulico é a
umidade contida no produto, que é função da relação a/c da 1ª e 3ª camadas, bem
como a quantidade ideal de materiais secos da 2ª camada.
Quanto ao estudo de proporcionamento, foram testadas inúmeras dosagens, tais
como: 1:4, 1:3,77, 1:3,55, 1:3, 1:2,5, 1:2 e 1:1, com areia ou pó de pedra compondo
as camadas com o resíduo na 3ª camada. Sendo adotada a dosagem 1:2 com teor
de adição de resíduo de 27,7%, em relação à massa seca do ladrilho hidráulico piso
tátil, que proporcionou melhores resultados no módulo de resistência à flexão e
menores valores de absorção de água.
188
6.4 Quanto à adição do resíduo de beneficiamento de rochas
ornamentais na confecção do ladrilho hidráulico piso tátil
6.4.1 Propriedades analisadas do ladrilho hidráulico piso tátil com adição de
resíduo
O módulo de resistência à flexão do ladrilho hidráulico piso tátil com adição de
resíduo foi superior ao limite mínimo estabelecido pela norma NBR 9457/1986 para
as dosagens a partir de 1:3 (cimento:material seco) em massa.
A absorção de água apresentou resultados que variaram de 13 a 16%, o que pode
ser explicado por tratar-se de um material poroso. Porém nenhuma dosagem
atendeu ao limite máximo de 8% da NBR 9457/1986, inclusive a dosagem 1:1, que
também não conseguiu obedecer ao limite da norma.
A avaliação dimensional atendeu a todos os parâmetros, o que significa dizer que as
propriedades geométricas do molde confeccionado estão adequadas.
Não se atendeu à resistência ao desgaste por abrasão, por se tratar de um piso com
a camada superficial com elevada relação água cimento (a/c=0,70), que é inerente
ao processo de fabricação para se obter perfeito acabamento superficial no produto.
6.4.2 Respostas aos questionamentos iniciais da pesquisa
- O uso do resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais como adição mineral
no ladrilho hidráulico piso tátil foi viável tecnicamente, pois agiu como um “fíler”
aumentando a resistência à flexão do produto.
- A pesquisa variou o teor de utilização de resíduo de 20% a 31% em relação à
massa anidra do ladrilho hidráulico piso tátil, com melhores resultados nas
propriedades no teor de 27,7%. Como exemplo nesse teor, pode-se estimar que em
1m
2
de ladrilho hidráulico
24
sejam consumidos cerca de 10Kg do resíduo analisado.
- Os resultados da caracterização ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil, que
contém o resíduo, indicam que este tende a não causar problema ambiental.
24
Considerada massa do ladrilho hidráulico de 1400g (NBR9457/1986).
189
6.4.3 Sustentabilidade do setor de extração e beneficiamento de rochas
ornamentais
Com o estudo, pode-se reafirmar que uma das alternativas para tornar o setor de
beneficiamento de rochas ornamentais sustentável, principalmente no aspecto
ambiental, passa pela reciclagem do resíduo sólido gerado. Com a reciclagem tem-
se a diminuição do volume de aterros, bem como das possíveis contaminações do
solo e água, além da adição do resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
possibilitar a diminuição do consumo de materiais naturais não renováveis na
confecção dos novos produtos, tal como, o ladrilho hidráulico piso tátil.
6.5 Estudos Futuros
A realização do estudo do ladrilho hidráulico piso tátil com adição de resíduo de
beneficiamento de rochas ornamentais, vem contribuir cientificamente para o
desenvolvimento deste produto e servir de referência para outras pesquisas que
envolvam melhorias na tecnologia proposta, em que se podem vislumbrar novos
estudos a serem realizados, tais como:
a caracterização ambiental do ladrilho hidráulico piso tátil sem adição de
resíduo deve ser realizada para comparação das concentrações de Alumínio
e Fenol encontrados no ensaio de solubilização do produto contendo resíduo;
a influência do procedimento de cura do ladrilho hidráulico piso tátil - variável
que se manteve constante durante a pesquisa, nas propriedades do produto;
a busca de atendimento do valor limite de absorção de água da norma
NBR9457/1986 requer novas dosagens;
uso de aditivos plastificantes na 1ª camada para diminuição da relação a/c,
sem prejuízo da trabalhabilidade da pasta, para melhoria da resistência ao
desgaste por abrasão do ladrilho hidráulico piso tátil;
elaboração de um programa de controle de qualidade nas fábricas existentes
com vista à melhoria do desempenho dos ladrilhos hidráulicos com relação às
propriedades analisadas na pesquisa.
190
Capítulo 7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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