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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO TECNOLÓGICO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
MAURÍCIO LORDÊLLO DOS SANTOS SOUZA FILHO
A UTILIZAÇÃO DE CO-PRODUTOS DA SIDERURGIA E DA
INDÚSTRIA DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS
ORNAMENTAIS NA PRODUÇÃO DE TIJOLOS PRENSADOS
VITÓRIA, OUTUBRO/2005
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MAURÍCIO LORDÊLLO DOS SANTOS SOUZA FILHO
A UTILIZAÇÃO DE CO-PRODUTOS DA SIDERURGIA E DA
INDÚSTRIA DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS
ORNAMENTAIS NA PRODUÇÃO DE TIJOLOS PRENSADOS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil do Centro Tecnológico da Universidade
Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para obtenção
do grau de Mestre em Engenharia Civil.
Orientador: Profª Drª Maristela Gomes da Silva;
Co-orientadores: Profª Drª Eliana Zandonade;
Prof. MSc. Fernando Lordêllo dos Santos
Souza.
VITÓRIA, 2005
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Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP)
(Biblioteca Central da Universidade Federal do Espírito Santo, ES, Brasil)
Souza Filho, Maurício Lordêllo dos Santos, 1952-
S729u A utilização de co-produtos da siderurgia e da indústria de beneficiamento de
rochas ornamentais na produção de tijolos prensados / Maurício Lordêllo dos
Santos Souza Filho. – 2005.
218 f. : il
Orientadora: Maristela Gomes da Silva.
Co-Orientadores: Fernando Lordêllo dos Santos Souza e Eliana Zandonade.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro
Tecnológico.
1. Engenharia civil. 2. Tijolos. 3. Altos-fornos. 4. Escória. 5. Resíduos de rochas -
Reaproveitamento. 6. Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.). 7 Resíduos
industriais. I. Silva, Maristela Gomes da. II. Souza, Fernando Lordêllo dos Santos.
III. Zandonade, Eliana. IV. Universidade Federal do Espírito Santo. Centro
Tecnológico. V. Título.
CDU: 624
Aos que ousaram tentar.
AGRADECIMENTOS
Aos meus amigos que me estimularam a ousar começar.
Aos amigos que me ajudaram em vários momentos do durante.
Aos amigos que me ajudaram na finalização.
Aos que me ajudaram sem que eu soubesse.
Aos que semearam o êxito deste trabalho sem que soubessem.
Especiais: ao meu irmão Fernando Lordêllo dos Santos Souza, à minha orientadora
Prof.ªDr.ªMaristela Gomes da Silva, à amiga Kátia Maria Brunoro Grilo Bourguignon e à
minha família, sem os quais a minha ousadia não resultaria em frutos.
Aos membros examinadores da banca, a gratidão pelas contribuições oferecidas.
Aos professores do PPGEC, bem como aos companheiros de estudos durante o curso.
Aos colegas do NEXES, em especial à equipe do PROJETO TIJOLO, da qual participaram
funcionários dedicados da CST e do LEMAC.
Muito obrigado a todos.
No hay em el mundo más bello excesso que el de la gratitud.
RESUMO
No Brasil, as siderúrgicas direcionam a quase totalidade da geração de escória de alto-forno
para a produção de cimento. Porém, a escória de alto-forno representa aproximadamente a
metade dos resíduos gerados, restam vários outros sem destinação adequada. Com o
funcionamento de um terceiro alto-forno na Companhia Siderúrgica de Tubarão, neste estado
do Espírito Santo, a disponibilidade desta escória e dos outros resíduos será acrescida de 1,25
Mt nos próximos anos. Considere-se também o crescimento do setor de rochas ornamentais,
do qual o estado do Espírito Santo é o maior produtor nacional, em conseqüência, com
expressiva geração de resíduos. A indústria da construção civil é grande consumidora de
agregados pétreos e de produtos que utilizam insumos naturais: cimento, tijolos maciços
cerâmicos, tijolos de solo-cimento ou solo-cal, em menor proporção. Nesses exemplos são
explorados recursos naturais não-renováveis como a argila, as rochas calcárias, dentre outros.
Combustíveis fósseis são queimados nos processos de fabricação de cimento e, em menor
proporção, na queima dos tijolos, lançando altas emissões gasosas à atmosfera. O objetivo
deste trabalho é dar uma contribuição experimental para a utilização de co-produtos da
siderurgia e da indústria do mármore e granito na produção de tijolos prensados. É feita uma
ampla caracterização dos co-produtos, misturas experimentais para definição de traços,
produção de tijolos para avaliação de propriedades e estudos de viabilidade técnica, ambiental
e econômica. Dessa forma obteve-se um produto com utilização total de resíduos, sem
utilização de cimento, econômico e com as análises de viabilidades comprovadas.
Palavras chaves: Escória de alto-forno, tijolos prensados, escórias siderúrgicas, resíduos
siderúrgicos, co-produtos siderúrgicos, resíduos de mármore e granito, reciclagem e resíduos
industriais.
ABSTRACT
In Brazil, the ironworks industry destinates almost all generation of blast furnace slag to the
production of cement. However, blast furnace slag represents aproximately half of generated
residue; it remains many others without adequated destination. With the start-up of a third
furnace in Companhia Siderúrgica de Tubarão in State of Espírito Santo, the availability of
this slag will be increased by 1.25Mt in the next years. It must be considered also the
increment of ornamental rock sector, as a consequence, with meaningful generation of
residue. Civil construction industry is a great consumer of stony agregates and of products
that utilize natural raw materials: cement, ceramic solid bricks, soil cement pressed bricks or
soil-lime, in less proportion. In these examples, non renewable natural resources such as clay,
limestone, among others are exploited. Fossil fuel is burnt in the process of manufacture of
cement and, in less proportion, in burning the bricks, throwing to the atmosphee high gaseous
emissions. This work aims to contribute for the experimental utilization of ironworks by-
products and of granite-marble industry in the production of pressed bricks. It is exploited a
wide characterization of by-products of iron works and of the granite and marble industry in
the production of pressed bricks. It is performed a wide characterization of by- products,
experimental mixtures for the definition of proportions, production of bricks for property
evaluation and studies of technical, environmental and economical feasibility. Thus, a product
was obtained with total utilization of residue, without cement utilization, with economical and
approved viability analisys.
Keywords: Blast furnace slag, pressed bricks, ironwork slag, ironwork refuses, steel works
co-products, residue of marble and granite, recycling and industrial residue.
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Fluxo de produção do aço (CST, 2005) .......................................................... 34
Figura 2.2 - Representação esquemática: a) estrutura cristalina e (b) estrutura vítrea
(GLASSER, 1989); (c)estrutura vítrea da escória de alto-forno (SILVA,
1998b) ................................................................................................................ 40
Figura 2.3 - Representação esquemática dos vários estágios de hidratação do
cimento Portland (SHI; DAY, 1995a) ............................................................... 45
Figura 2.4 - Modelo I de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a) ............ 45
Figura 2.5 - Modelo II de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a) ........... 46
Figura 2.6 - Modelo III de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a) ......... 46
Figura 2.7 - a) bloco, meio bloco e canaleta; b) pátio com lajota reciclada; c)
Ecolajota (IDHEA, 2004) .................................................................................. 62
Figura 3.1 - Fluxograma das etapas experimentais.............................................................. 66
Figura 3.2 - Fluxograma do projeto experimental. .............................................................. 67
Figura 3.3 - Etapas do fluxo de identificação e quantificação dos co-produtos. ................. 68
Figura 3.4 - Fluxo da seleção preliminar dos co-produtos................................................... 70
Figura 3.5 - Fluxo das etapas de amostragem...................................................................... 72
Figura 3.6 - (a) Monte de escória dry-pit; (b) Topo do monte de dry-pit............................ 73
Figura 3.7 - (a) Rampa de acesso ao topo do monte de dry-pit; (b) Estratificação do
monte de dry-pit.................................................................................................. 73
Figura 3.8 - Retirada de amostra utilizando concha............................................................. 75
Figura 3.9 - Estocagem das amostras no Lemac.................................................................. 76
Figura 3.10 - (a) Lagoa de secagem da lama de ETA; (b) Heterogeneidade da lama
de ETA................................................................................................................ 77
Figura 3.11 - (a) Coleta da lama de ETA utilizando pá; (b) Coleta da lama de ETA
utilizando cavadeira............................................................................................ 78
Figura 3.12 - (a) Monte da Lama de decantação; (b) Planta de separação do
metálico. ............................................................................................................. 79
Figura 3.13 - (a) Estratificação na lagoa de decantação; (b) Camadas estratificadas............ 79
Figura 3.14 - (a) Retirada de amostra utilizando pá; (b) Retirada de amostra; (c)
Trado com amostra............................................................................................. 80
Figura 3.15 - (a) Silo contendo cal calcítica fina; (b) Descarregamento na pá
carregadeira. ....................................................................................................... 82
Figura 3.16 - (a) Coleta da cal calcítica fina utilizando o amostrador; (b) Coleta da
cal calcítica fina utilizando concha..................................................................... 83
Figura 3.17 - (a) Silo de pré-cal calcítica; (b) Descarregamento da pré-cal calcítica
na pá carregadeira............................................................................................... 85
Figura 3.18 - Coleta da pré-cal calcítica utilizando concha e amostrador............................. 86
Figura 3.19 - (a) Transporte das amostras de cal-calcítica; (b) Armazenagem das
amostras de cal-calcítica e pré-cal calcítica no LEMAC.................................... 87
Figura 3.20 - (a) Equipamento utilizado na coleta da escória dry-pit; (b) Pontos de
coleta................................................................................................................... 88
Figura 3.21 - Planta de beneficiamento do canteiro 8............................................................ 88
Figura 3.22 - (a)Estocagem da escória dry-pit no canteiro 8; (b) Transporte dos bags
para o Laboratório de Sinterização..................................................................... 89
Figura 3.23 - Retirada da escória dry-pit dos bags. ............................................................... 89
Figura 3.24 - (a) Peneiramento da escória dry-pit; (b) Acondicionamento da escória
dry-pit após peneiramento.................................................................................. 90
Figura 3.25 - (a) Destorroamento da lama de decantação; (b) Estocagem da lama de
decantação. ......................................................................................................... 90
Figura 3.26 - (a) Silo de estocagem; (b) Descarregamento e amostragem da pré-cal
calcítica............................................................................................................... 91
Figura 3.27 - Amostra sobre lona; (b) Homogeneização da amostra da escória dry-
pit........................................................................................................................ 93
Figura 3.28 - (a) Quarteamento da amostra; (b) Retirada das partes opostas
quarteadas da amostra......................................................................................... 93
Figura 3.29 - Quarteador de amostras.................................................................................... 94
Figura 3.30 - Fluxo das misturas preliminares....................................................................... 94
Figura 3.31 - Tijolo maciço: (a) Forma de paralelepípedo; (b)Forma de
paralelepípedo com reentrância.......................................................................... 96
Figura 3.32 - Fluxo dos métodos ........................................................................................... 97
Figura 3.33 - Fluxo das misturas experimentais para seleção dos traços. ............................. 103
Figura 3.34 - Fluxo da produção do tijolo e da avaliação de desempenho............................ 108
Figura 3.35 - Misturado de eixo horizontal............................................................................ 110
Figura 3.36 - Prensa hidráulica.............................................................................................. 110
Figura 3.37 - Cura dos tijolos prensados................................................................................ 111
Figura 3.38 - (a)Ensaio de resistência à compressão; (b) Corpos-de-prova rompidos.......... 111
Figura 3.39 - Ensaio de durabilidade: (a) variação dimensional; (b) escovação no
ensaio de perda de massa; (c) verificação da perda de massa............................ 114
Figura 3.40 - (a) Equipamento utilizado para o ensaio de lixiviação do tijolo; (b)
Fixação do tijolo para o ensaio de lixiviação (LORENZONI, 2005)................. 117
Figura 3.41 - Fluxo da avaliação técnica, ambiental e econômica dos tijolos....................... 118
Figura 3.42 - Curva granulométrica da escória granulada de alto-forno moída.................... 120
Figura 3.43 - Micrografias da escória de alto-forno moída (elétrons retroespalhados
em superfície polida) SILVA, 1998b. ................................................................ 121
Figura 3.44 - (A) Aspecto geral da escória de alto-forno observada ao MEV; a
análise elementar qualitativa indica predominância de Ca e Si. (B)
Detalhe do cristal observado na micrografia A; a análise elementar
qualitativa indica predominância de Ca e Si. ..................................................... 122
Figura 3.45 - Formações cristalinas observadas ao MEV; a análise elementar
qualitativa através do EDS indica predominância de Ca e Si............................. 122
Figura 3.46 - Difratograma de Raios-X da escória granulada de alto-forno moída
(Ensaio realizado no Departamento de Engenharia de Minas da UFMG)......... 123
Figura 3.47 - Difratograma de Raios-X da pré-cal calcítica.................................................. 125
Figura 3.48 - Curva granulométrica da lama de decantação e pré-cal calcítica.
(Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento
Portland). ............................................................................................................ 126
Figura 3.49 - Difratograma de Raios-X da lama de decantação............................................ 127
Figura 3.50 - Curva granulométrica da escória dry-pit.......................................................... 129
Figura 3.51 - Difratograma de Raios-X da escória dry-pit.................................................... 130
Figura 3.52 - Curva granulométrica da escória granulada de alto-forno............................... 131
Figura 3.53 - Difratograma de Raios-X da lama da ETA...................................................... 133
Figura 4.1 - Erupção pontual provocada pela expansão da cal calcítica fina no traço
T-5. ..................................................................................................................... 143
Figura 4.2 - Grumos de lama de decantação úmida presentes no tijolo do traço T-6.......... 144
Figura 4.3 - Expansão apresentada pelas amostras do T-13 no ensaio de absorção............ 148
Figura 4.4 - Trincas mapeadas nas amostras do traço T-15................................................. 149
Figura 4.5 - MEV de fragmento de tijolo T-19, com presença de enxofre, oxigênio
e cal..................................................................................................................... 152
Figura 4.6 - Pigmentos aplicados nos corpos de prova cilíndricos...................................... 158
Figura 4.7 - Tijolos produzidos com pigmentos no teor de 1%........................................... 159
Figura 4.8 - (a) Análise de alumínio para o Tijolo 43 e respectivos co-produtos; (b)
Análise de alumínio para o Tijolo 44 e respectivos co-produtos.
(LORENZONI, 2005)......................................................................................... 164
Figura 4.9 - (a) Análise de alumínio para o Tijolo 45 e respectivos co-produtos; (b)
Análise de alumínio para o Tijolo 46 e respectivos co-produtos.
(LORENZONI, 2005)......................................................................................... 164
LISTA DE QUADROS
Quadro 1.1 - Alguns centros referências em pesquisas de produção de tijolos a
partir de resíduos no Brasil ................................................................................ 28
Quadro 1.2 - Alguns centros referências em pesquisas de produção de tijolos a
partir de resíduos no mundo .............................................................................. 29
Quadro 2.1 - Composição química típica das escórias de alto-forno e do cimento
Portland (JOHN, 1995) ...................................................................................... 42
Quadro 2.2 - Composição química de diferentes escórias e cimento Portland comum
(GEYER et al, 1997) ......................................................................................... 55
Quadro 2.3 - Composição mineralógica típica das escórias LD (MURPHY, 1997) ............ 55
Quadro 2.4 - Procedimentos padronizados para a caracterização química .......................... 58
Quadro 2.5 - Composição química média de vinte e três amostras de diferentes
granitos (SILVA, 1998a) ................................................................................... 58
Quadro 3.1 - Etapas e respectivo número de corpos de prova do projeto
experimental. ...................................................................................................... 67
Quadro 3.2 - Origem, geração, destino e classificação dos co-produtos gerados na
empresa............................................................................................................... 69
Quadro 3.3 - Origem e geração média dos co-produtos a serem selecionados
preliminarmente.................................................................................................. 70
Quadro 3.4 - Origem e geração média dos co-produtos siderúrgicos pré-
selecionados........................................................................................................ 71
Quadro 3.5 - Quantidade de co-produtos amostrados. .......................................................... 72
Quadro 3.6 - Fatores e variáveis adotados nas misturas preliminares................................... 95
Quadro 3.7 - Tipos e dimensões nominais dos tijolos prensados de solo-cimento
(ABNT, 1984)..................................................................................................... 95
Quadro 3.8 - Objetivos das misturas preliminares. ............................................................... 96
Quadro 3.9 - Traços para testes preliminares de equipamentos e co-produtos (em
massa)................................................................................................................. 97
Quadro 3.10 - Relação dos co-produtos siderúrgicos utilizados e os respectivos
ensaios realizados............................................................................................... 98
Quadro 3.11 - Parâmetros em estudo estabelecidos pela NBR 10004/87 da ABNT............... 101
Quadro 3.12 - Metodologias de análises das amostras de co-produtos................................... 102
Quadro 3.13 - Relação dos ensaios do resíduo de corte de rochas.......................................... 102
Quadro 3.14 - Relação dos materiais utilizados e os respectivos ensaios realizados.............. 103
Quadro 3.15 - Fatores e variáveis relativos às misturas experimentais................................... 104
Quadro 3.16 - Fatores e variáveis relativos à ativação dos co-produtos. ................................ 104
Quadro 3.17 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 105
Quadro 3.18 - Misturas experimentais para a seleção dos traços, em massa, dos
tijolos.................................................................................................................. 105
Quadro 3.19 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 106
Quadro 3.20 - Traços para testes das misturas experimentais................................................. 106
Quadro 3.21 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 106
Quadro 3.22 - Traços para testes das misturas experimentais................................................. 107
Quadro 3.23 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 107
Quadro 3.24 - Traços para a seleção final das misturas experimentais................................... 107
Quadro 3.25 - Fatores e variáveis para a etapa de seleção de pigmento. ................................ 107
Quadro 3.26 - Avaliação de propriedades............................................................................... 109
Quadro 3.27 - Objetivos das misturas para a avaliação de propriedades................................ 109
Quadro 3.28 - Traços T-43 a T-46 usados para a produção de tijolos/avaliação de
propriedades........................................................................................................ 109
Quadro 3.29 - Fatores e variáveis para a caracterização ambiental dos tijolos....................... 116
Quadro 3.30 - Caracterização física da escória granulada de alto-forno moída...................... 119
Quadro 3.31 - Distribuição granulométrica à laser da escória granulada de alto-forno
moída.................................................................................................................. 120
Quadro 3.32 - Grau de vitrificação e índice de refração da escória de alto-forno................... 120
Quadro 3.33 - Análise química escória granulada de alto-forno moída.................................. 121
Quadro 3.34 - Caracterização física da pré-cal calcítica......................................................... 123
Quadro 3.35 - Distribuição granulométrica a laser da pré-cal calcítica – porcentagem
passante............................................................................................................... 124
Quadro 3.36 - Análise química da pré-cal calcítica................................................................. 124
Quadro 3.37 - Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases......................... 125
Quadro 3.38 - Caracterização física da lama de decantação. .................................................. 125
Quadro 3.39 - Distribuição granulométrica a laser da lama de decantação. ........................... 126
Quadro 3.40 - Análise química da lama de decantação........................................................... 127
Quadro 3.41 - Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases......................... 127
Quadro 3.42 - Caracterização física da escória dry-pit. .......................................................... 128
Quadro 3.43 - Grau de vitrificação e índice de refração – Escória dry-pit.............................. 128
Quadro 3.44 - Análise química escória dry-pit........................................................................ 129
Quadro 3.45 - Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases......................... 130
Quadro 3.46 - Caracterização física da escória granulada de alto-forno................................. 131
Quadro 3.47 - Ensaio de caracterização física da lama da ETA.............................................. 132
Quadro 3.48 - Análise química da lama da ETA (Fonte: ABCP)........................................... 132
Quadro 3.49 - Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases......................... 133
Quadro 3.50 - Características físicas do resíduo de corte de rochas. ...................................... 133
Quadro 3.51 - Médias das análises dos extratos lixiviados dos co-produtos
(LORENZONI, 2005)......................................................................................... 135
Quadro 3.52 - Médias das análises extratos solubilizados dos co-produtos
(LORENZONI, 2005)......................................................................................... 136
Quadro 3.53 - Caracterização física do cimento Portland – CP III-32-RS.............................. 137
Quadro 3.54 - Análise química do cimento Portland CP III-32-RS........................................ 137
Quadro 3.55 - Teor de escória de alto-forno presente no cimento CP III-32-RS
(Fonte: ABCP).................................................................................................... 137
Quadro 3.56 - Características físicas da gipsita....................................................................... 138
Quadro 3.57 - Análise química da gipsita (Fonte: ABCP)...................................................... 138
Quadro 3.58 - Características físicas da cal CH I.................................................................... 138
Quadro 3.59 - Análise química da cal CH I (Fonte: ABCP)................................................... 138
Quadro 3.60 - Propriedades físicas do silicato de sódio.......................................................... 139
Quadro 3.61 - Propriedades químicas do silicato de sódio...................................................... 139
Quadro 3.62 - Características físicas dos pigmentos............................................................... 139
Quadro 4.1 - Amostras ensaiadas dos co-produtos pré-selecionados.................................... 140
Quadro 4.2 - Objetivos das misturas preliminares. ............................................................... 141
Quadro 4.3 - Traços T-1 e T-2 para testes preliminares de equipamentos............................ 142
Quadro 4.4 - Traços T-3 e T-4 com objetivo de reduzir o consumo de aglomerante............ 142
Quadro 4.5 - Traço T-5 executado para testar misturador-batedeira..................................... 143
Quadro 4.6 - Traço T-6 elaborado para testar misturador-betoneira de eixo vertical........... 144
Quadro 4.7 - Traços T-7 e T-8 elaborados para testar misturador de eixo horizontal........... 145
Quadro 4.8 - Traço T-9 para testar misturador de eixo horizontal com carga plena............. 145
Quadro 4.9 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 146
Quadro 4.10 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 146
Quadro 4.11 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 146
Quadro 4.12 - Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos.................................................................................................................. 147
Quadro 4.13 - Traços T-10, T-11 e T-12, para avaliar os efeitos da escória granulada
como agregado.................................................................................................... 147
Quadro 4.14 - Traços T-13 e T-14para avaliar o ativador silicato de sódio............................ 148
Quadro 4.15 - Traço T-15........................................................................................................ 149
Quadro 4.16 - Traços T-16, T-17, T-18 e T-19, para avaliar o ativador silicato de
sódio em quatro teores........................................................................................ 150
Quadro 4.17 - Traço T-20 para avaliar o ativador CP III-32 RS............................................. 150
Quadro 4.18 - Traço T-21 sem ativador.................................................................................. 151
Quadro 4.19 - Traços T-22 a T-26 para avaliação da fração fina (cal CH I e escória
moída) como agregados...................................................................................... 152
Quadro 4.20 - Traços T-27 a T-30........................................................................................... 153
Quadro 4.21 - Traços T-31 a T-33 para avaliar os teores do ativador silicato de sódio.......... 154
Quadro 4.22 - Traços T-34 a T-37 empregando diferente proporções de lama de ETA
em relação à cal CH I. ........................................................................................ 155
Quadro 4.23 - Traços T-38 ao T-41 empregando diferentes proporções de resíduo de
corte de rocha em substituição à cal CH I.......................................................... 155
Quadro 4.24 - Traços T-42 e T-43 sem o emprego de silicato de sódio como ativador. ........ 156
Quadro 4.25 - Traços T-44 sem o ativador silicato de sódio e T-45 somente com
escória moída e escória dry-pit e ativador silicato de sódio............................... 156
Quadro 4.26 - Traços T-43 a T-46 para a avaliação de propriedades e caracterização
ambiental. ........................................................................................................... 157
Quadro 4.27 - Teor de pigmentos............................................................................................ 158
Quadro 4.28 - Médias das análises dos extratos lixiviados dos tijolos (LORENZONI,
2005)................................................................................................................... 162
Quadro 4.29 - Médias das análises dos extratos solubilizados dos tijolos
(LORENZONI, 2005)......................................................................................... 163
Quadro 4.30 - Custo final de produção por tijolo para os traços selecionados ....................... 166
Quadro 4.31 - Valores aproximados para o custo unitário final de produção dos
tijolos.................................................................................................................. 166
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 - Composição química típica do resíduo de corte de rocha................................ 134
Tabela 3.2 - Análise do pH dos co-produtos (LORENZONI, 2005). .................................. 135
Tabela 4.1 - Resultados de resistência à compressão dos traços T-1 e T-2.......................... 142
Tabela 4.2 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água dos traços
T-3 e T-4............................................................................................................. 142
Tabela 4.3 - Resultados de resistência à compressão e de absorção de água do traço
T-6. ..................................................................................................................... 144
Tabela 4.4 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-7
e T-8.................................................................................................................... 145
Tabela 4.5 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, do traço
T-9. ..................................................................................................................... 146
Tabela 4.6 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
10, T-11 e T-12................................................................................................... 147
Tabela 4.7 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
13 e T-14............................................................................................................. 148
Tabela 4.8 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
15........................................................................................................................ 149
Tabela 4.9 - Resultados de resistência à compressão- traços T-16, T-17, T-18 e T-
19........................................................................................................................ 150
Tabela 4.10 - Resultados de resistência à compressão, traço T-20. ....................................... 151
Tabela 4.11 - Resultados de resistência à compressão, traço T-21. ....................................... 151
Tabela 4.12 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
22 a T-26............................................................................................................. 153
Tabela 4.13 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água dos traços
T-27 a T-30......................................................................................................... 153
Tabela 4.14 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços
T-31 a T-33......................................................................................................... 154
Tabela 4.15 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços
T-34 a T-37......................................................................................................... 155
Tabela 4.16 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços
T-38 a T-41......................................................................................................... 156
Tabela 4.17 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços
T-42 e T-43......................................................................................................... 156
Tabela 4.18 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
44 e T-45............................................................................................................. 157
Tabela 4.19 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços
com pigmentos.................................................................................................... 158
Tabela 4.20 - Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-
43, T-44, T-45 e T-46......................................................................................... 160
Tabela 4.21 - Resultados da ANOVA e teste de Duncan para a resistência à
compressão e absorção, aos 7 (sete)dias e com fator de variação – traço
do tijolo (n=10 e n=4)......................................................................................... 160
Tabela 4.22 - Resultados da perda de massa dos traços T-43 a T-46..................................... 161
Tabela 4.23 - Análises de pH das amostras de tijolos. (LORENZONI, 2005)....................... 165
LISTA DE SIGLAS
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AFNOR – Association Française de Normalisation
ASTM – American Society for Testing and Materials – International
CASP – Central de Armazenamento de Subprodutos
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – Governo de São Paulo
COPPE/UFRJ – Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia / Universidade
Federal do Rio de Janeiro
CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão
EPA – Environmental Protection Agency
ETA – Estação de Tratamento de Água
FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos
FEST – Fundação Espírito-santense de Tecnologia
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IBS – Instituto Brasileiro de Siderurgia
LABSAN – Laboratório de Saneamento
LACAR – Laboratório de Caracterização Ambiental de Resíduos
LEMAC – Laboratório de Ensaios de Materiais de Construção Civil
NBR – Norma Brasileira Registrada
ND – Não detectado
NA – Não analisado
OECD – Organization for Economic Co-Operation and Development
ONU – Organização das Nações Unidas
RILEM – Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux
TCLP – Toxicity Characteristic Leaching Procedure
UFES – Universidade Federal do Espírito Santo
UFMG – Universidade Federal de Minas Gerais
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina
USIMINAS – Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ..............................................................................................................25
1.1. ALGUNS CENTROS DE REFERÊNCIAS EM PESQUISAS DE
RESÍDUOS NA PRODUÇÃO DE TIJOLOS. ......................................................... 28
1.2. OBJETIVO ................................................................................................................ 29
1.2.1. Objetivo geral ......................................................................................................... 29
1.2.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 29
1.3. JUSTIFICATIVA DA PESQUISA ........................................................................... 30
1.4. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ........................................................................ 31
2. RECICLAGEM DE CO-PRODUTOS SIDERÚRGICOS E DO
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA
PRODUÇÃO DE TIJOLOS PRENSADOS .......................................................... 33
2.1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 33
2.2. PROCESSO SIDERÚRGICO ................................................................................... 33
2.3. IMPACTOS DA RECICLAGEM DE RESÍDUOS SIDERÚRGICOS .................... 37
2.4. RECICLAGEM DA ESCÓRIA DE ALTO-FORNO ............................................... 38
2.4.1. Características da escória granulada de alto-forno ............................................ 39
2.4.2. Ativação e hidratação da escória de alto-forno ................................................... 43
2.4.3. Reciclagem de escória de alto-forno na produção de cimentos de escória......... 48
2.4.4. Reciclagem da escória granulada de alto-forno como adição aos
cimentos Portland .................................................................................................... 49
2.4.5. Reciclagem da escória granulada de alto-forno como agregado miúdo ............ 51
2.4.6. Reciclagem da escória granulada de alto-forno como adição ao concreto......... 52
2.5. OUTRAS ALTERNATIVAS PARA A RECICLAGEM DA ESCÓRIA DE
ALTO-FORNO ......................................................................................................... 53
2.6. RECICLAGEM DA LAMA DE DECANTAÇÃO DA ESCÓRIA DE
ACIARIA .................................................................................................................. 54
2.6.1. Características da escória de aciaria e sua composição química e
mineralógica ............................................................................................................. 54
2.6.2. Propriedades físicas da escória de aciaria ............................................................ 55
2.6.3. Principais aplicações da escória de aciaria no Brasil e no mundo ..................... 56
2.7. RECICLAGEM DA LAMA DA ETA ...................................................................... 57
2.8. RECICLAGEM DOS RESÍDUOS DO CORTE DE ROCHA ................................. 58
2.9. EXPERIÊNCIAS NA RECICLAGEM DE RESÍDUOS DAS INDÚSTRIAS
SIDERÚRGICAS E DE BENEFICIAMENTO DAS ROCHAS
ORNAMENTAIS NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS E BLOCOS ......................... 60
2.10. ALGUMAS PROPOSTAS DE METODOLOGIAS PARA A
RECICLAGEM ......................................................................................................... 62
3. PROJETO EXPERIMENTAL, MÉTODOS E MATERIAIS ................................... 65
3.1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 65
3.2. MÉTODOS ................................................................................................................ 68
3.2.1. Revisão de literatura .............................................................................................. 68
3.2.2. Identificação e quantificação dos co-produtos ..................................................... 68
3.2.3. Seleção preliminar do(s) co-produtos(s) ............................................................... 70
3.2.4. Amostragem dos co-produtos siderúrgicos .......................................................... 71
3.2.4.1. Escória dry-pit ..................................................................................................... 72
3.2.4.1.1. Condições de estocagem na usina ....................................................................... 73
3.2.4.1.2. Procedimento de coleta da amostra ..................................................................... 74
3.2.4.1.3. Acondicionamento e transporte da amostra ......................................................... 75
3.2.4.1.4. Estocagem da amostra na UFES .......................................................................... 75
3.2.4.2. Lama da ETA ....................................................................................................... 76
3.2.4.2.1. Condições de estocagem na usina ....................................................................... 76
3.2.4.2.2. Procedimento de coleta da amostra ..................................................................... 77
3.2.4.2.3. Acondicionamento e transporte da amostra ......................................................... 78
3.2.4.2.4. Estocagem da amostra ......................................................................................... 78
3.2.4.3. Lama de decantação ............................................................................................. 78
3.2.4.3.1. Condições de estocagem na usina ....................................................................... 79
3.2.4.3.2. Procedimento de coleta da amostra ..................................................................... 80
3.2.4.3.3. Acondicionamento e transporte da amostra ......................................................... 81
3.2.4.3.4. Estocagem da amostra ......................................................................................... 81
3.2.4.3.5. Observações gerais .............................................................................................. 81
3.2.4.4. Cal calcítica fina .................................................................................................. 82
3.2.4.4.1. Condições de estocagem na usina ....................................................................... 82
3.2.4.4.2. Procedimento de coleta da amostra ..................................................................... 82
3.2.4.4.3. Acondicionamento e transporte da amostra ......................................................... 83
3.2.4.4.4. Estocagem da amostra ......................................................................................... 84
3.2.4.5. Pré-cal calcítica .................................................................................................... 84
3.2.4.5.1. Condições de estocagem na usina ....................................................................... 84
3.2.4.5.2. Procedimento de coleta da amostra ..................................................................... 85
3.2.4.5.3. Acondicionamento e transporte da amostra ......................................................... 86
3.2.4.5.4. Estocagem da amostra ......................................................................................... 86
3.2.4.6. Amostragem da Escória Dry-pit .......................................................................... 87
3.2.4.7. Amostragem da lama de decantação ................................................................... 90
3.2.4.8. Amostragem da Pré-Cal Calcítica ....................................................................... 91
3.2.4.9. Escória granulada de alto-forno ........................................................................... 91
3.2.4.10. Escória granulada de alto-forno moída. ............................................................... 92
3.2.4.11. Resíduo de corte de rocha. ................................................................................... 92
3.2.5. Homogeneização e quarteamento ......................................................................... 92
3.2.6. Misturas para estudos preliminares ..................................................................... 94
3.2.7. Métodos de caracterização dos co-produtos siderúrgicos, do resíduo de
corte de rocha e dos materiais ................................................................................ 97
3.2.7.1. Caracterização física, química e de microestrutura dos co-produtos
siderúrgicos ................................................................................................ 97
3.2.7.2. Caracterização ambiental dos co-produtos siderúrgicos ...................................... 100
3.2.7.3. Caracterização física e química do resíduo de corte de rocha ............................. 102
3.2.7.4. Caracterização dos materiais ............................................................................... 103
3.2.8. Misturas experimentais para seleção dos traços ................................................. 103
3.2.8.1. Preparação de misturas experimentais para a seleção dos traços dos
tijolos ......................................................................................................... 104
3.2.8.2. Misturas para a seleção do tipo e teor de ativador ............................................... 104
3.2.8.3. Seleção do teor de pigmento ................................................................................ 107
3.2.9. Produção e avaliação de propriedades do tijolo .................................................. 108
3.2.9.1. Produção dos tijolos ............................................................................................. 109
3.2.9.2. Determinação da umidade das misturas .............................................................. 112
3.2.9.3. Resistência à compressão dos tijolos ................................................................... 112
3.2.9.4. Ensaio de absorção de água dos tijolos ............................................................... 113
3.2.9.5. Avaliação da durabilidade por molhagem e secagem .......................................... 113
3.2.9.5.1. Cálculo da variação dimensional ......................................................................... 115
3.2.9.5.2. Cálculo da perda de massa ................................................................................... 115
3.2.9.6. Caracterização ambiental dos tijolos ................................................................... 116
3.2.10. Avaliação técnica, e econômica ambiental ........................................................... 118
3.2.10.1. Avaliação técnica ................................................................................................. 118
3.2.10.2. Avaliação econômica ........................................................................................... 119
3.2.10.3. Avaliação ambiental ............................................................................................ 119
3.3. CARACTERIZAÇÃO DOS CO-PRODUTOS SIDERÚRGICOS E
MATERIAIS: RESULTADOS ................................................................................. 119
3.3.1. Escória granulada de alto-forno moída ................................................................ 119
3.3.2. Pré-cal calcítica ....................................................................................................... 123
3.3.3. Lama de decantação ............................................................................................... 125
3.3.4. Escória dry-pit ........................................................................................................ 128
3.3.5. Escória granulada de alto-forno ........................................................................... 130
3.3.6. Lama da estação de tratamento de água (lama da ETA) ................................... 132
3.3.7. Resíduo de corte de rocha ...................................................................................... 133
3.3.8. Caracterização e classificação ambiental dos co-produtos siderúrgicos ........... 134
3.3.8.1. Corrosividade ....................................................................................................... 134
3.3.8.2. Toxicidade ........................................................................................................... 135
3.3.8.3. Inerticidade .......................................................................................................... 136
3.3.9. Cimento Portland de Alto-Forno CP III–32 RS .................................................. 137
3.3.10. Gipsita ...................................................................................................................... 138
3.3.11. Cal CH I .................................................................................................................. 138
3.3.12. Silicato de Sódio ...................................................................................................... 139
3.3.13. Pigmento .................................................................................................................. 139
4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................. 140
4.1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 140
4.1.1. Misturas para estudos preliminares ..................................................................... 140
4.1.1.1. Resultados das misturas para estudos preliminares ............................................. 141
4.1.2. Resultados das misturas experimentais para seleção dos traços ....................... 146
4.1.2.1. Resultados das misturas para seleção do tipo e teor de ativadores ...................... 147
4.1.2.2. Seleção do teor de pigmentos .............................................................................. 157
4.2. RESULTADOS DA AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES DOS TIJOLOS ........... 159
4.2.1. Propriedades mecânicas e físicas .......................................................................... 159
4.2.2. Avaliação da durabilidade por molhagem e secagem ......................................... 161
4.2.2.1. Variação dimensional .......................................................................................... 161
4.2.2.2. Perda de massa ..................................................................................................... 161
4.2.3. Caracterização ambiental dos tijolos .................................................................... 162
4.2.3.1. Análises dos extratos lixiviados dos tijolos ......................................................... 162
4.2.3.2. Análises dos extratos solubilizados dos tijolos .................................................... 163
4.2.3.3. Análises de pH ..................................................................................................... 165
4.3. AVALIAÇÃO DE VIABILIDADE TÉCNICA, ECONÔMICA E
AMBIENTAL ........................................................................................................... 165
4.4. CONSIDERAÇÕES SOBRE O CAPÍTULO ........................................................... 167
5. CONCLUSÕES ...............................................................................................................169
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 172
7. GLOSSÁRIO ..................................................................................................................182
8. ANEXO I – PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM .............................................. 185
9. ANEXO II – RELATÓRIOS ESTATÍSTICOS ........................................................... 190
1 INTRODUÇÃO
A produção de tijolos prensados a partir de co-produtos
1
siderúrgicos e da indústria de
beneficiamento de rochas ornamentais revela-se como uma importante contribuição para o
desenvolvimento de uma metodologia adequada para a reciclagem desses co-produtos.
A utilização desses resíduos tem como objetivo principal contribuir com a diminuição da sua
disposição ao ar livre e também com a diminuição do aquecimento global, resultante do
acúmulo de gases como o CO
2
na atmosfera, além de outros oriundos dos processos
industriais.
Assim, mesmo antes de vigorar o protocolo de Kyoto, têm sido implementadas políticas no
sentido de diminuir os problemas ambientais causados pela geração e disposição de resíduos e
de reduzir os impactos ambientais decorrentes das atividades econômicas neste planeta.
Dentre estas iniciativas pode-se citar a regulamentação e consolidação do mercado das
emissões gasosas como European Union Emissions Trade Scheme-EU ETS
2
e o Chicago
Climate Exchange
3
. No Brasil, o Ministério do Desenvolvimento Indústria e Comércio
Exterior estabeleceu uma proposta das especificações para o Mercado Brasileiro de Reduções
de Emissões-MBRE (FGV, 2004).
Os estudos do OECD Sustanaible Building Projects, iniciados em 1998, são iniciativas de
redução das emissões gasosas no setor de construção. Nesses estudos são estabelecidas
diretrizes para diminuir os impactos oriundos das edificações, seja na construção, por meio da
utilização de materiais reciclados, ou na demolição, minimizando-se a disposição final dos
resíduos (HASEGAWA, 2002).
Assim, a reciclagem é um processo que ao longo do tempo tem ocupado, em maior ou menor
grau, o homem, em seu envolvimento com as transformações de materiais. Hoje, pode-se
afirmar que é maior o grau de empenho com que entidades responsáveis dedicam esforços em
prol de uma atuação mais sustentável.
1
Neste trabalho conceitua-se como co-produto aquilo que resulta da produção de um bem, não sendo, por
conseguinte, o alvo da produção. O sub-produto é o co-produto que já tem valoração comercial e o resíduo é
aquele para o qual não há, no momento, aproveitamento rentável.
2
Esquema de negociações de emissões promovido pela União Européia (FGV, 2004).
3
Bolsa auto-regulada que administram mercado das emissões oriundas de plantas dos Estados Unidos, Canadá e
México (FGV, 2004).
Capítulo 1 - Introdução 26
A natureza tem demonstrado os efeitos da ação exploradora do homem, indicadores que
devem ser considerados para a correção do rumo. Alinha-se neste sentido, a utilização de co-
produtos industriais em materiais e componentes de construção. Esta tendência mundial é
adotada por empresas geradoras destes subprodutos, empresas produtoras de novos materiais
e também materiais reciclados pelo próprio setor de construção civil. O setor público começa
a incentivar a reciclagem de co-produtos industriais através de políticas públicas.
Em escala nacional, o Governo Federal lançou, em 1999, o Programa Brasileiro de
Reciclagem, esperado início de política consistente para promoção de um aproveitamento
ambientalmente correto de resíduos (JOHN, 2000). Infelizmente essa iniciativa não foi à
frente.
A reciclagem de resíduos decorrentes da fabricação de produtos industrializados é maneira
inteligente da indústria gerir estes efeitos colaterais, tornando-os co-produtos que se
transformam, por exemplo, em materiais de construção. O co-produto assim transformado
viabiliza-se quando apresenta custo competitivo com aquele produto que pretende substituir,
mas, outros fatores também são considerados: sociais, técnicos, ambientais e econômicos. Em
caso de risco ambiental, este parâmetro é preponderante ao fator econômico. Outras vantagens
antecedem à questão econômica, como a diminuição de consumo de recursos naturais, menor
consumo de energia e o custo de disposição do resíduo, entre outros. Persiste, entretanto, o
fator custo na concorrência com o produto original, para motivar a sua aceitação e, em
decorrência, a reciclagem (JOHN, 2000; ÂNGULO, ZORDAN, JOHN, 2001).
Uma opção de reciclagem para estes co-produtos é a construção civil, setor que movimentou
um PIB de 115 bilhões de reais em 2004 (IBGE 2005). Esta cadeia produtiva consome um
volume considerável de insumos naturais como, por exemplo, agregados para concretos e
argamassas. JOHN (2000) estima, a partir dos dados de produção de cimento Portland, um
consumo anual de 210 milhões de toneladas de matérias-primas, nos quais não estão
consideradas as perdas e os volumes de agregados usados em pavimentação. Nesse sentido, os
resíduos sólidos têm sido estudados em vários centros de pesquisas, no Brasil e no exterior.
Alguns exemplos são apresentados no Quadro 1.1 e Quadro 1.2.
Percebe-se uma quantidade expressiva de material a ser estudado, uma vez que a redução de
sua geração esbarra em limitações técnico/operacionais de difícil superação. Felizmente, é
crescente a busca de utilização da escória granulada básica em produtos com maior valor
agregado que o de coadjuvante na produção do cimento, que no momento ainda é a utilização
de maior valor agregado.
Capítulo 1 - Introdução 27
Dessa maneira, com base nos estudos da OECD
4
e da Rilem
5
existe a seguinte proposta de
critério geral de avaliação do resíduo para uso na construção civil:
a quantidade disponível em um local deve ser suficientemente grande para justificar o
desenvolvimento de sistemas de manuseio, processamento e transporte;
a distância de transporte deve ser competitiva com os materiais convencionais;
o material não deve ser potencialmente nocivo durante a construção ou posteriormente
à sua incorporação na estrutura.
O processo siderúrgico pode ser sintetizado em quatro etapas: a coqueria e sinterização, a
produção do ferro-gusa, a produção do aço e a laminação. Cada uma dessas etapas gera
resíduos sólidos, líquidos ou gasosos lançados no ambiente, produzindo o aumento do
aquecimento global, aumento da poluição atmosférica, chuvas ácidas e grandes estoques
dispostos ao ar livre (CST, 2005; HASEGAWA, 2002, JOHN, 2000).
Além da escória de alto-forno, de aciaria e as areias de fundição, TAKANO et al. (2000)
relacionam uma série de resíduos sólidos originados do processo siderúrgico tais como: os
finos de coque e as escórias, as poeiras e lamas de alto-forno e de aciaria, a lama de
tratamento de água de laminação entre outros.
Outro resíduo considerado neste trabalho origina-se da indústria de beneficiamento de rochas
ornamentais. Dados do ano 2000 revelam que a extração brasileira de rochas alcançou 5,2
Mt/ano, sendo o estado do Espírito Santo o maior produtor, responsável por 47% deste total.
Dentre as questões de maior interesse para o desenvolvimento do setor está a articulação dos
arranjos regionais de negócios mínero-industriais para, entre outras iniciativas, capacitar
centros de pesquisa para estudos de aproveitamento industrial de resíduos, caracterização
tecnológica, diversificação de produtos comerciais, certificação de origem das rochas e
aprimoramento de insumos (PEITER et al., 2001).
Segundo Silva (1998a), o resíduo de corte de rocha é composto de fragmentos metálicos
originados do desgaste das lâminas dos teares e das granalhas, da cal ou seus substitutos, e do
próprio pó de rocha, que corresponde aproximadamente 20% a 25% do bloco beneficiado.
Este trabalho tem, então, a finalidade de contribuir com uma metodologia para a reciclagem
de co-produtos das indústrias siderúrgicas e de beneficiamento de rochas ornamentais. Estes
4
OCED- Organization for Economic Co-Operation and Development
5
Rilem - Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux.
Capítulo 1 - Introdução 28
co-produtos são estudados em misturas com cal, outros resíduos, ativadores como gipsita,
cimento Portland de alto-forno, silicato de sódio, escória e pigmentos, entre outras
possibilidades, na produção de tijolos prensados.
1.1 ALGUNS CENTROS DE REFERÊNCIAS EM PESQUISAS DE RESÍDUOS NA
PRODUÇÃO DE TIJOLOS.
No Quadro 1.1 e Quadro 1.2 estão apresentados alguns centros de pesquisas no Brasil e no
mundo, referências nos estudos da aplicação de resíduos na produção de tijolos.
Centro Linha de pesquisa Referência
Avaliação técnica de resíduos industriais
da Grande Vitória
SILVA et al (1994)
Utilização de resíduo de corte de granito
como constituintes da mistura de tijolos de
solo-cimento.
SILVA (1998a),
Universidade Federal do
Espírito Santo
Produção de tijolos prensados a partir de
co-produtos siderúrgicos.
SILVA (2005),
LORENZONI (2005)
Universidade Federal de São
Paulo/ São Carlos
Pesquisa sobre a produção de tijolos de
solo-cimento com a adição de sílica ativa.
GRANDE (2003)
Universidade Federal
Fluminense
Pesquisa sobre a produção de tijolos de
solo-cimento, empregando-se escória de
cobre
ALMEIDA (1995)
Universidade Federal do Rio de
Janeiro
confecção de tijolos a partir da combinação
de solo, cimento, cal, produtos químicos e
resíduos industriais, minerais e agrícolas.
INST. A. L. COIMBRA
PÓS-GRADUAÇÃO E
PESQUISA DE
ENGENHARIA - COPPE
(2004)
Universidade Federal de Minas
Gerais
Produção de tijolos com resíduos
siderúrgicos
ALMEIDA; MELO (2001)
CIENTEC-
Pesquisa sobre a produção de tijolos
maciços a partir de cinza volante e pesada,
areia e cal.
CHIES; MALLMANN;
ZWONOK (1993)
Universidade Federal de
Pelotas
Produção de tijolos utilizando a
metodologia do solo-cimento com o solo, o
cimento, a cinza de carvão mineral e a
cinza de casca de arroz.
DA FONSECA (1993)
Universidade Federal de
Campina Grande
Pesquisas sobre a produção de tijolos
usando resíduos das indústrias de granito.
MENEZES; FERREIRA;
NEVES; LIRA (2004)
Universidade Estadual de
Campinas
Pesquisas sobre compósitos biomassa-
vegetal (eucalipto-cimento)
BERALDO; SAMPAIO
(2002)
Quadro 1.1: Alguns centros referências em pesquisas de produção de tijolos a partir de
resíduos no Brasil.
Capítulo 1 - Introdução 29
Centro Linha de pesquisa Referência
TAKUMA Co-Technology
Development-Japão
Pesquisa na produção de tijolos prensados com o
uso de escórias para pavimentação.
NISHIGAKI (1999)
Central Building Research
Institute, Roorkee-India
Pesquisas para o desenvolvimento de tijolos com
escórias originadas na industria do ferro-gusa e
do aço.
MALHOTRA; TEHRI
(1995)
Universidad de Castilla- La
Mancha-Espanha
Produção de tijolos prensados a partir de escória
originada em usinas de produção de energia
elétrica
ACOSTA et al. (2002)
University of the Negev-
Israel
Pesquisas na produção de tijolos a partir de cinza
volante e escória
FREIDIN; ERELL
(1995)
Fooyin University- Tawain
Pesquisas sobre a produção de tijolos fabricados
com escória de aciaria
SHIH; WU; CHIANG
(2004)
Universidad Nacional del
Sur- Argentina
Produção de tijolos a partir de argila e de pós
contaminantes de origem na siderurgia
DOMÍNGUEZ;
ULLMANN (1996)
Quadro 1.2: Alguns centros referências em pesquisas de produção de tijolos a partir de
resíduos no mundo.
1.2 OBJETIVO
1.1.1 Objetivo geral
O objetivo desta pesquisa é desenvolver tijolos prensados utilizando-se co-produtos das
indústrias siderúrgicas e do beneficiamento de rochas ornamentais.
1.1.2 Objetivos específicos
• Seleção e caracterização de alguns co-produtos siderúrgicos;
• Caracterização física de resíduo de corte de rocha;
• Caracterização dos materiais: cimento, cal e gipsita;
• Testes de equipamentos de mistura e prensagem;
• Estudos de ativação dos co-produtos;
• Estudo de pigmentação com avaliação de propriedades;
• Dosagem de misturas e produção dos tijolos;
• Avaliação técnica, econômica e ambiental dos tijolos.
Capítulo 1 - Introdução 30
1.3 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA
O estado do Espírito Santo passa por fase de grande crescimento industrial, com expansões,
dentre outras, das indústrias de beneficiamento de rochas ornamentais e de siderurgia - já
iniciada a construção do terceiro alto-forno da Companhia Siderúrgica de Tubarão que
ampliará em 50% a sua produção de aço. Em conseqüência, grandes volumes de co-produtos
e resíduos são disponibilizados para aproveitamento em novos produtos para a diversificação
de mercado.
O enorme déficit habitacional existente neste país, principalmente para a população de baixa
renda, tem direcionado diversas pesquisas à busca por produtos mais econômicos. O tijolo é
um insumo básico nas construções e de fácil utilização em paredes de vedação que demandam
significativas quantidades do produto. A vantagem de poder incorporar, em sua produção, co-
produtos siderúrgicos como a escória de alto-forno e diversos tipos de finos, e o resíduo de
corte de rocha, faz da produção do tijolo prensado com esses co-produtos, uma importante
contribuição para a redução do consumo de matérias primas não-renováveis e na destinação
mais adequada desses co-produtos, além de possibilitar a implantação de políticas públicas
que visem a maior inclusão social.
Além disso, o tijolo prensado por não necessitar de queima, reduz consideravelmente o
consumo de energia. Uma outra vantagem está na produção, que pode ser manual e de fácil
assimilação, viabilizando, dessa forma, diversos programas habitacionais de interesse social.
Como outro benefício, pode-se citar o menor custo desse tijolo. Além das dimensões poderem
ser proporcionais aos vãos a serem executados, permitindo o cálculo da quantidade necessária
com maior precisão e sem cortes de tijolos, necessitam de um menor tempo de execução uma
vez que podem ser fabricados na própria obra sem necessidade de transporte (INSTITUTO
ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA
COPPE/UFRJ, 2004).
Assim, o custo de uma residência com área de 70,00 m2, que consome usualmente cerca de
8.400 tijolos prensados, será menor em relação aos produtos convencionais, além da produção
do tijolo prensado de co-produtos, ser também, uma forma mais eficiente de preservação
ambiental e de economia de energia (FERREIRA; SILVA; FREIRE, 2003).
No aspecto social, a reciclagem é forma de cultura de consumo mais responsável a ser
implementada entre os povos. A Agenda 21 (ONU, 1992) enfatizou a necessidade da
educação ambiental com uma ampla participação social no processo de desenvolvimento
Capítulo 1 - Introdução 31
sustentável. A meta desse desenvolvimento envolve, além das mudanças tecnológicas,
mudanças nas formas de relação entre as nações e na cultura, uma vez que os padrões de
consumo certamente deverão mudar. De acordo com ÂNGULO; ZORDAN; JOHN, (2001),
são vários os benefícios da reciclagem de resíduos na construção civil, tais como:
Redução no consumo de recursos naturais não renováveis, quando substituídos por resíduos
reciclados (JOHN, 2000).
Redução de áreas necessárias para aterro, pela minimização de volume de resíduos pela
reciclagem. Destaca-se aqui a necessidade da própria reciclagem de resíduos de construção e
demolição, que representam mais de 50% da massa dos resíduos sólidos urbanos (PINTO,
1999).
Redução do consumo de energia no processo de produção. Exemplo da indústria do cimento,
que usa produtos de alto poder calorífico para a obtenção de sua matéria-prima em co-
incineração, e/ou utilizando a escória de alto-forno, que tem composição semelhante ao
cimento (JOHN, 2000).
Redução da poluição; caso também da indústria de cimento, que reduz a emissão de gás
carbônico utilizando escória de alto-forno em substituição ao cimento Portland (JOHN, 1999).
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Esta dissertação está subdividida em 5 capítulos. Na introdução, Capítulo 1, abordam-se a
reciclagem dos co-produtos siderúrgicos e do resíduo da indústria de beneficiamento de
rochas ornamentais na produção do tijolo prensado, a justificativa e o objetivo deste trabalho,
assim como a estrutura desta dissertação.
No Capítulo 2, apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre os principais co-produtos
gerados no processo siderúrgico, sobre o resíduo de corte de rochas e sobre a produção do
tijolo prensado.
No Capítulo 3, apresenta-se a metodologia do trabalho experimental com ênfase no
procedimento de amostragem, na caracterização, e nas misturas experimentais para a
Capítulo 1 - Introdução 32
definição dos traços
6
com os co-produtos e materiais para a produção de tijolos e sua
avaliação técnica, ambiental e econômica.
No Capítulo 4, são apresentados e discutidos os resultados.
No Capítulo 5, são apresentadas as principais conclusões.
6
Neste trabalho, o termo traço refere-se à proporção unitária de materiais constituintes na mistura.
2 RECICLAGEM DE CO-PRODUTOS SIDERÚRGICOS E DO
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA PRODUÇÃO
DE TIJOLOS PRENSADOS
2.1 INTRODUÇÃO
O volume considerável de insumos e de matéria-prima consumido pela construção civil faz
desse setor, dentre os diversos setores da cadeia produtiva, aquele que tem maiores
possibilidades de aproveitamento de grandes quantidades de subprodutos.
Ademais, o déficit habitacional e os altos custos dos insumos básicos são incentivos para o
desenvolvimento de materiais e tecnologias alternativas que utilizem as escórias siderúrgicas,
e outros resíduos, como a lama de decantação da ETA, o resíduo de corte de rocha entre
outros, na construção civil (GEYER; DAL MOLIN; VILELA, 1995; JOHN, 2000)
Um exemplo disso é a grande parte da escória granulada de alto-forno consumida pela
indústria cimenteira, embora, uma parte considerável, mesmo a de composição alcalina,
permanece em aterros. Assim, uma parcela muito grande de escória granulada de alto-forno
ainda necessita de um destino adequado, sendo possível reduzir essa quantidade de resíduos
gerada no próprio setor siderúrgico durante o processo de produção (ÂNGULO; ZORDAN;
JOHN, 2001, CAVALCANTE; JOHN, 2003).
Para o desenvolvimento de uma metodologia de reciclagem para a produção do tijolo
prensado de co-produtos siderúrgicos e do corte de rocha, é necessário conhecer o processo
siderúrgico e os seus co-produtos apresentados: a escória de alto-forno no item 2.4, a lama de
decantação da escória de aciaria no item 2.5, a lama de ETA no item 2.6; e os resíduos de
corte de rocha no item 2.7.
2.2 PROCESSO SIDERÚRGICO
O processo siderúrgico pode ser sintetizado em quatro etapas: a coqueria e sinterização, a
produção do ferro-gusa, a produção do aço e a laminação.
Na Figura 2.1 observa-se o fluxo da coqueificação e da sinterização.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 34
Figura 2.1: Fluxo de produção do aço (CST, 2005).
O carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal e o minério de ferro são as principais
matérias-primas da fabricação do aço. Estas, antes de serem levadas ao alto-forno, são
previamente preparadas para melhoria do rendimento e economia do processo (IBS, 2004).
A preparação das matérias-primas se dá na coqueria e na sinterização. Na coqueria são
eliminadas as impurezas do carvão mineral por meio da destilação do carvão em ausência de
ar.
Numa bateria de fornos ou células de coqueificação são liberadas as substâncias voláteis, em
uma temperatura de 1300ºC, que, depois de resfriadas e tratadas, são utilizadas na usina de
produção (DIAS, 1998; CST, 2005).
O coque metalúrgico, resultante da coqueificação, é um material poroso composto
principalmente de carbono, com elevada resistência mecânica e com alto ponto de fusão que
depois é transportado para o alto-forno. Na fabricação do coque, é gerada uma grande
produção de pós, principalmente na retirada do coque das câmaras de coqueificação e no
apagamento a seco na torre CDQ (Coke Dry Quenching).
O pó é recolhido pelos sistemas de despoeiramento, resfriado e depositado em silos. Nesses
silos são estocados e comercializados pela siderúrgica devido às suas diversas aplicações
(CST, 2005).
O minério de ferro, para a produção do ferro-gusa, é preparado na sinterização onde os finos
desse minério de ferro são aglutinados para uma granulometria adequada. O conjunto é
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 35
transportado para um forno onde é fundido e posteriormente resfriado e britado,
transformando-se no sínter, um produto com granulometria superior a 5 mm de diâmetro
(DIAS, 1998).
O sínter produzido vai para o alto-forno, sendo, então, adicionados fundentes como o calcário
e areia de sílica. Para transformar o minério de ferro em ferro gusa no alto-forno, este sofre a
redução
1
de seus óxidos, através de um redutor, geralmente o coque metalúrgico ou o carvão
vegetal, em presença de um fundente, geralmente, a pedra calcária e a dolomita
(WAELKENS; CARMINE, 1985; GLASSER, 1989; GEYER; DAL MOLIN; VILELA,
1995; DIAS, 1998).
O coque metalúrgico tem dupla função na fabricação do aço: fonte térmica e redutor. Como
combustível, permite alcançar altas temperaturas, cerca de 1.500
o
C, necessárias à fusão do
minério. Como redutor, associa-se ao oxigênio que se desprende do minério com a alta
temperatura, deixando livre o ferro.
Sabe-se que o minério de ferro é encontrado em toda a crosta terrestre, estando fortemente
associado ao oxigênio e à sílica e a outras impurezas ou gangas. Os fundentes têm a função de
reduzir a temperatura de fusão, retirar a ganga e obter uma escória fluída, para facilitar as
reações entre a escória e o metal e para controlar a sua qualidade. Os mais usados são CaO,
MgO, CaF
2
e, em alguns casos, é empregado um fundente ácido como SiO
2
(WAELKENS;
CARMINE, 1985; GEYER; DAL MOLIN; VILELA, 1995; DIAS, 1998).
Quando o ferro se liquefaz e é reduzido, denomina-se ferro gusa ou ferro de primeira fusão.
As impurezas como calcário, sílica e outras, formam a escória de alto-forno, que é matéria-
prima para a fabricação de cimento (IBS, 2004). A geração de escória de alto-forno na CST é
da ordem de 250-300 kg/t de ferro-gusa produzido (CST, 2005).
As escórias, então, são caracterizadas como subprodutos da produção do aço, a qual
compreende operações complexas, iniciadas com a aglomeração e redução do minério de
ferro nas usinas integradas ou na refusão e refino de sucata metálica e do ferro gusa nas usinas
semi-integradas (LITTLE; SETEPLA, 1999).
O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, para ser transformado em aço,
mediante queima de impurezas e adições. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou
elétricos denominados conversores. No conversor é injetado oxigênio puro, sob alta pressão,
1
Redução é a retirada do oxigênio do minério (DIAS, 1998).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 36
que reage com os produtos existentes, em temperaturas de aproximadamente 1700ºC,
combinando-os com o silício, o manganês e o carbono. Os produtos indesejáveis são
eliminados na escória formada na superfície do banho metálico ou sob a forma de gases que
são queimados na boca do equipamento (DIAS, 1998).
São três os diferentes processos de produção do aço:
Processo Siemens-Martins ou OH(Open Hearth) – pouco usado atualmente devido à baixa
produtividade. Consiste na fusão da sucata metálica, calcário e minério de ferro com posterior
injeção de oxigênio para provocar a fusão e a agitação. Após a fusão adiciona-se CaO para
remover o elemento fósforo (GENET, 2000; MACHADO, 2000).
Processo de forno a oxigênio ou convertedor LD
2
- neste processo adiciona-se sucata, ferro
gusa e posteriormente é efetuado o sopro de oxigênio e a adição de cal (CaO) podendo ser
adicionado o dolomito (CaCO
3
.MgCO
3
).
O produto resultante da combinação do CaO, MgO e dos elementos retirados do gusa e da
sucata metálica é a escória (MACHADO,2000).
Processo do forno de arco elétrico – consiste na fusão de sucata de aço pela formação de um
arco elétrico entre o aço e os eletrodos de grafita ou carvão amorfo. O oxigênio é lançado
através de uma lança após a fusão da sucata (MACHADO, 2000).
O processo do forno de arco elétrico produz dois tipos de escórias: a escória oxidante ou de
fusão e a escória redutora ou de refino. A primeira é produzida pela injeção de oxigênio, que
tem a finalidade de oxidar os elementos C, Si e P. Já a escória redutora ou de refino é obtida
após a retirada da escória oxidada quando se adiciona CaO e CaF
2
. Estes têm a finalidade de
dessulfuração do aço líquido e obtenção do elemento liga. A diferença entre a escória de
refino ou de aciaria e a escória de redução ou de alto-forno está no fato da primeira participar
ativamente do processo e a escória de alto-forno incorporar as impurezas (GEYER et al,
1997; MACHADO, 2000).
O processo do forno de arco elétrico gera, como no processo de conversor a oxigênio (LD ou
BOF), de 100 a 170 kg de escória por tonelada de aço, dependendo de características do
processo de geração, das matérias primas utilizadas e das diferentes especificações dos aços
2
Linz – Donawitz – nome da aciária austríaca que utilizou este processo pela 1ª vez ( AMARAL, 1999).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 37
produzidos em cada siderúrgica (LITTLE; SETEPLA, 1999; TAKANO et al, 2000; PENA,
2004)
Após a fusão, a escória e o aço, pelas diferenças de densidade, situam-se em duas camadas.
Em primeiro lugar é descarregado o aço e efetuado o lingotamento contínuo, após o que, a
escória é vazada em vagonetes e posteriormente resfriada ao ar livre e, por último, britada.
Por meio de um eletroímã, a escória rica em ferro é retirada e volta para o forno (GEYER et
al 1997).
A quarta fase do processo de fabricação do aço é a laminação. O aço, em processo de
solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos
utilizados pela indústria de transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões,
arames, perfilados, barras, entre outros (IBS, 2004).
Com a evolução da tecnologia, nos anos sessenta, foram criadas as usinas integradas com
grande capacidade de produção, equipamentos e dispositivos de controle automáticos,
proporcionando redução no tempo das fases de redução, refino e laminação e assegurando
maior velocidade na produção (IBS, 2004a; CST, 2005)
O processo siderúrgico gera em média cerca de 500 kg de resíduos por tonelada de aço
produzido. Estima-se a partir do total de aço produzido anualmente na Companhia Siderúrgica
de Tubarão, cerca de 5 milhões de toneladas, um total de 2,5 milhões de toneladas de resíduos
siderúrgicos. Desse total, 70% corresponde à geração das escórias e 30% aos demais pós,
lamas e carepas (CST, 2005).
2.3 IMPACTOS DA RECICLAGEM DE RESÍDUOS SIDERÚRGICOS
As indústrias geradoras de resíduos têm adotado diversas políticas de reciclagem: por meio da
reutilização no processo produtivo, venda ou doação desses resíduos. Na área acadêmica,
diversas pesquisas, com ou sem a participação dos produtores de resíduos, têm se concentrado
na substituição dos materiais tradicionais por materiais similares e de menor custo (SILVA;
SILVA, 1998).
Segundo ÂNGULO; ZORDAN; JOHN, (2001) qualquer forma adotada para a reciclagem
pode provocar impactos ao meio ambiente, sendo possível, inclusive, que esses resíduos se
tornem ainda mais agressivos ao homem e ao meio ambiente do que o resíduo que estava
sendo reciclado.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 38
Esses rejeitos, dependendo de sua complexidade e periculosidade, podem causar novos
problemas, como a impossibilidade de serem reciclados, a falta de tecnologia para o seu
tratamento e de locais para sua disposição e todo o custo que isto ocasionaria.
Além disso, a lixiviação das frações solúveis ou até mesmo a evaporação de frações voláteis,
podem ser um risco à saúde dos usuários do novo material, e dos próprios trabalhadores da
indústria recicladora e da indústria que o utilizará.
Após a reciclagem, elementos perigosos como metais pesados, cádmio e chumbo, e
compostos orgânicos voláteis também podem estar presentes, havendo a possibilidade de
apresentarem riscos, uma vez que os processos de reciclagem podem não imobilizar
completamente estes componentes (ÂNGULO; ZORDAN; JOHN, 2001).
Assim sendo, a escolha da reciclagem desses resíduos e as alternativas possíveis com relação
ao consumo de energia e matéria-prima utilizada no processo de reciclagem devem ser
criteriosas e terem um forte comprometimento do gerador do resíduo, de forma a garantir o
fornecimento do resíduo de forma contínua por um período razoável que permita uma
aplicação comercial do produto final (JOHN; ÂNGULO, 2003).
Com base nas considerações anteriores, nos itens a seguir, descrevem-se as características e
possibilidades de aplicação, na produção de tijolos prensados, de alguns co-produtos de
fabricação do aço, a lama de decantação da escória de aciaria, da lama de ETA e os resíduos
de corte de rocha.
2.4 RECICLAGEM DA ESCÓRIA DE ALTO-FORNO
A escória de alto-forno gerada pela indústria siderúrgica, de acordo com pesquisa realizada
em nove países
3
responsáveis por 51% da produção mundial de aço, foi da ordem de 118,5
milhões de toneladas no ano de 1999, sendo 71 Mt/ano de escória gerada em alto-fornos, na
produção do ferro gusa e 47 Mt/ano de escória geradas em fornos de aciaria, no refino do
gusa.
Segundo LITTLE; SETEPLA (1999), a geração média de escória de alto-forno por tonelada
de ferro gusa produzido é da ordem de 270 kg, dependendo da composição dos materiais
3
Brasil, EUA, Canadá, Reino Unido, França, Alemanha, Itália, Japão e Coréia (LITTLE; SETEPLA,1999).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 39
brutos. Assim, pode-se estimar o total de escória de alto-forno gerada no Brasil, a partir da
produção do ferro-gusa
4
, em 2003, como de 8,65 milhões de toneladas.
Desse total, no Brasil, 95% é granulada por meio de um resfriamento brusco. Se submetida ao
resfriamento brusco, na saída do alto-forno, por jatos d’água com pressão de 0,6 MPa, obtém-
se um produto granular e vítreo com excelentes propriedades hidráulicas
5
. A escória de alto-
forno se solidifica tão rapidamente que o tempo de solidificação é insuficiente para permitir a
formação de núcleos cristalinos, mantendo, deste modo, sua característica de hidraulicidade.
São usadas 8 t de água para resfriar 1 t de escória, reduzindo a temperatura da escória de
1500
º
C para menos de 100
º
C, instantaneamente. Esta água, posteriormente, passa por filtros
e é encaminhada para torres de circulação para resfriamento e para nova utilização
(MEUSEL; ROSE, 1983; ALDASORO, 1985; JOHN; CINCOTTO; SILVA, 1998b; CST,
2005).
Quando a escória de alto-forno é resfriada naturalmente ao ar, os óxidos componentes se
cristalizam aos poucos e, assim, perdem seu poder de aglomerante hidráulico, sendo a escória,
então, considerada inerte. Depois de devidamente britada, esta escória pode ser utilizada como
agregado para concreto e bases de estradas (ALDASORO, 1985; GEYER, DAL MOLIN;
VILELA, 1995).
Outros processos de resfriamento podem ser utilizados gerando diferentes tipos de escórias,
mas não são produzidos no Brasil.
2.4.1 Características da escória granulada de alto-forno
As principais características da escória granulada de alto-forno são o grau de vitrificação (teor
de vidro), composição química, composição mineralógica e finura. Estas características
influenciam a sua reatividade e, de um modo geral, é tanto maior quanto maior for o seu teor
de vidro, embora existam escórias, com fases cristalinas, reativas (SMOLCZYK, 1980;
REGOURD, 1980, HOOTON, 1987; GLASSER, 1989; JOHN, 1995).
O resfriamento brusco da escória de alto-forno proporciona uma estrutura vítrea que impede
a formação de cristais, resultando em uma estrutura sólida, amorfa, com regularidade apenas
4
A produção de ferro-gusa no Brasil, em 2003, foi da ordem de 32,039 milhões de toneladas (IBS, 2004b).
5
materiais com propriedades hidráulicas ou com características de hidraulicidade ou potencialmente hidráulicos
são aqueles capazes de reagir com a água, desde que existam, no meio, ativadores que completem a sua
deficiência ou participem como reagente (JOHN; CINCOTTO; SILVA, 1998).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 40
nas proximidades de uma cadeia de polimerização
6
tetraédrica. A estrutura tetraédrica é
formada por átomos, com coordenação 4
7
, denominados elementos formadores de cadeia,
ligados por pontes covalentes de oxigênios, com os tetraedros distribuídos randomicamente
numa estrutura espacial não cristalina. Com a ausência da ordem cristalina, a estrutura não
tem formas geométricas definidas e está limitada, apenas, ao balanceamento elétrico das
cargas (ZACHARIESEN, 1932; VAN VLACK, 1973; SMOLCZYK, 1980).
Se o tetraedro atua como um íon, cada átomo de oxigênio pode receber um elétron extra e
compartilhar com outro tetraedro. Esses íons negativos têm a sua valência negativa
neutralizada pelos cátions, que são os elementos denominados modificadores de cadeia.
A estrutura vítrea é quebrada pelos cátions que passam a ocupar normalmente as cavidades,
por terem alto raio iônico e alto número de coordenação e, por isso, geram a pequena
estabilidade e alta reatividade (VAN VLACK, 1973; GLASSER, 1989).
A estrutura da escória é similar à estrutura do vidro sílica, conforme a representação
esquemática da Figura 2.2 onde as ligações Si-O-Si são quebradas e neutralizadas por cátions
chamados modificadores de cadeia (LEA, 1998).
(a)
(b)
c)
Figura 2.2: Representação esquemática: a) estrutura cristalina e (b) estrutura vítrea (GLASSER, 1989);
(c)estrutura vítrea da escória de alto-forno (SILVA, 1998b).
6
A polimerização é o crescimento de moléculas ou estruturas a partir de pequenas moléculas ou átomos (VAN
VLACK, 1973).
7
Numero de coordenação é o número de grupos ou íons que cercam e estão ligados a um grupo, íon ou molécula
(VAN VALACK, 1973).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 41
Ademais de sua estrutura vítrea, influenciam a reatividade da escória granulada de alto forno a
sua composição química e mineralógica e sua finura.
A composição química influencia a solubilidade da escória granulada de alto-forno em meio
alcalino, a capacidade de precipitação de compostos hidratados e, em conjunto com os
ativadores, a composição química dos produtos hidratados (JOHN, 1995).
Quando o teor de cálcio da escória granulada de alto-forno aumenta, a relação CaO/SiO
2
também aumenta, o que dificulta a formação do vidro. Isto acontece porque quando existe alto
teor de cálcio, pode acontecer, dentro da estrutura vítrea, a cristalização da merwinita
8
. Esta
remove a cal, o magnésio e a sílica da fusão e não contém alumínio, que permanece na
estrutura vítrea, alterando a composição química da escória (FREARSON; UREN, 1986;
GLASSER, 1989; LEA, 1998).
O alumínio, por ser menos covalente do que o silício é o ponto fraco da estrutura vítrea e,
quando em grande quantidade, aumenta a solubilidade do vidro, independente de ser
modificador de cadeia ou formador de cadeia (FREARSON; UREN, 1986; JOHN, 1995). Por
isso, autores como LEA (1998) consideram que a vitrificação total da escória não é um
critério de ótima reatividade e um percentual cristalino de até 25% parece favorecer a
moagem dessa escória.
Esse aumento de reatividade não foi observado nos resultados das pesquisas experimentais de
GLASSER (1989), que não conseguiu repetir, em seus resultados, um aumento da reatividade
da escória com o aumento do percentual cristalino e afirma ser desejável o maior teor de
vidro, tanto quanto possível, para manter a reatividade da escória.
Além das características das matérias-primas empregadas no processo de produção do aço, as
propriedades e composição da escória de alto-forno podem variar também com as proporções
dos constituintes nos minerais, com os fundentes, com o coque e com outras matérias-primas,
e ainda, com a pureza do material a fabricar e com as diferenças nos processos de fabricação,
mas sempre dentro de limites relativamente estreitos que definem a qualidade do metal
(WAELKENS; CARMINE, 1985).
8
Merwinita é a fração cristalina cuja composição é 3 CaO. MgO. 2SiO
2
(SMOLCZYK, 1980).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 42
Os óxidos constituintes da escória de alto-forno mais importantes são CaO, MgO, Al
2
O
3
e
SiO
2
que representam 95% a 96% do total de óxidos, e outros elementos de menor
importância, que são o enxofre e os óxidos de magnésio e de ferro.
No que diz respeito às suas características, as escórias produzidas no alto-forno se classificam
em ácidas e básicas (WAELKENS; CARMINE, 1985; JOHN, 1995; LITTLE; SETEPLA,
1999).
A escória de alto-forno é ácida, quando se originou no alto-forno a carvão vegetal e tem
relação CaO/SiO
2
inferior a 1, e básica, quando originou-se no alto-forno a coque e tem
relação CaO/SiO
2
maior do que 1 (JOHN, 1995; LITTLE; SETEPLA, 1999).
No Quadro 2.1 observa-se a composição química média das escórias de alto-forno básicas e
ácidas produzidas no Brasil, comparadas à do cimento Portland (WAELKENS; CARMINE,
1985; LITTLE; SETEPLA, 1999).
Escória básica
(BATTAGIN;
ESPER,1988)
Escória ácida (adaptado
de SOARES,1982)
Cimento
Portland
(TAYLOR, 1992)
CaO 40-45 24-39 66
SiO
2
30-35 38-55 22
Al
2
O
3
11-18 8-19 5
MgO 2,5-9 1,5-9 -
Fe
2
O
3
0-2 0,4-2,5 3
FeO 0-2 0,2-1,5 -
S 0,5-1,5 0,03-0,2 -
CaO/SiO
2
média 1,31 0,68 3
Quadro 2.1:Composição química típica das escórias de alto-forno e do cimento Portland (JOHN, 1995)
A composição mineralógica influencia nas propriedades hidráulicas da escória granulada de
alto-forno na medida em que ocorre sua completa cristalização ou não. Deve-se considerar
que os principais compostos da fase cristalina da escória de alto-forno, a melilita
9
e a
merwinita, oriundos do resfriamento ao ar, têm pouca atividade hidráulica (SMOLCYK,
1980; JOHN, 1995).
A finura da escória, como os fatores citados anteriormente, também afeta a reatividade da
escória, pois, as partículas com menores dimensões hidratam-se mais rapidamente,
produzindo estruturas mais compactas. Entretanto, a lenta ou nenhuma hidratação da escória,
por si só, dependendo do tipo de resfriamento empregado na saída do alto-forno, conduz à
necessidade de acelerar a velocidade dessas reações (REGOURD, 1980).
9
Melilita é uma solução sólida de geelenita e akermatita cujas composições químicas são respectivamente:
2CaO. AL
2
O
3
. SiO
2
e 2CaO. AL
2
O
3
. 2SiO
2
(SMOLCYK,1980).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 43
A reatividade da escória de alto-forno é avaliada, segundo MARQUES (1994), com base na
composição química - utilizando módulos químicos; na microestrutura - determinando-se o
grau de vitrificação e por difração de Raios X. Outra possibilidade é a avaliação por meio da
própria hidratação da escória, com utilização do método acelerado para medir a sua
solubilidade, em uma solução de soda com pH de 12,6.
Embora uma correlação geral e aplicável entre a hidraulicidade e a composição química das
escórias, ainda não tenha sido determinada, algumas características, tais como a maior relação
SiO
2
/CaO, parece ter um efeito negativo. O aumento de MgO parece ter um efeito favorável,
se limitado em até 18%, do contrário, torna-se indesejável, porque reage, expansivamente,
para formar a brucita, assim como um alto teor de Al
2
O
3
parece ter efeito favorável no
desenvolvimento das resistências iniciais (GLASSER, 1989; BIJEN, 1996).
Para prever os resultados de resistências do cimento de alto-forno alguns autores
estabeleceram alguns módulos hidráulicos
10
que servem como simples referência e
classificam a escória de alto-forno, de uma mesma procedência, em diferentes grupos.
Entretanto, não servem, satisfatoriamente, para prever a evolução da hidratação do cimento de
alto-forno (SMOLCZYK, 1980).
Além da difração de Raios X, algumas das técnicas mais recentes usadas para avaliar a
estrutura vítrea das escórias são a ressonância magnética e a espectroscopia ultravioleta.
A ressonância magnética pode ser usada para determinar o grau de polimerização e a
resistência de ligação entre os principais componentes do vidro, o Al e Si, correlacionando o
estado estrutural com a reatividade da escória. A espectroscopia ultravioleta é muito usada na
indústria metalúrgica para medir a basicidade da escória (GLASSER, 1989).
2.4.2 Ativação e hidratação da escória de alto-forno
A natureza da escória de alto-forno é completamente cristalina se foi resfriada lentamente ao
ar, não reagindo ao entrar em contato com a água. Por outro lado, ocorre a solidificação
instantânea da escória líquida; se esta sofreu um resfriamento rápido, formando uma escória
com uma energia latente, não permitindo a organização em núcleos cristalinos, e por isso,
mantém uma característica hidráulica que permite a sua reação de hidratação. Essa reação está
10
São índices e módulos químicos utilizados para uma avaliação rápida da atividade hidráulica das escórias
(SMOLCZYK (1980).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 44
limitada pela velocidade de dissolução da escória (DRON, 1982; MEUSEL ROSE, 1983;
JOHN, 1995).
Embora a hidratação da escoria granulada de alto-forno aconteça pelos mesmos mecanismos
do cimento Portland, a dissolução-precipitação e, ainda que os compostos hidratados da
escória sejam os mesmos que os do cimento, na escória de alto-forno, a velocidade de
precipitação está limitada à velocidade de dissolução que ocorre por ataque hidroxílico
11
. No
clínquer do cimento Portland, a dissolução ocorre por ataque hidrolítico
12
(DRON, 1982;
AOKI; ARAI, 1992; JOHN, 1995; SHI; DAY, 1995b).
Na hidratação da escória, ao redor dos grãos, forma-se uma camada de produtos hidratados, e
a partir daí, a hidratação prossegue por difusão iônica (DRON, 1982; SHI; DAY, 1995b;
CAMARINI, 1995; JOHN, 1995; SILVA, 1998b).
Essa camada ou membrana rica em alumina e sílica tem baixa permeabilidade e dificulta a
contínua dissolução da escória (DRON, 1982; AOKI; ARAI, 1992; JOHN, 1995; SHI;DAY,
1995b).
Alguns íons H
+
da água podem ser adsorvidos por essa membrana, resultando na elevação da
concentração de íons OH
-
ou no pH da solução. Porém, as concentrações de OH
-
da solução
não são suficientes para permitir a quebra das ligações Si-O e Al-O e precipitação do C-S-H.
A precipitação do C-S-H, resultado da hidratação da escória, é muito pequena mesmo depois
de alguns meses (SHI; DAY, 1995b).
Os íons dissolvidos, cuja concentração tende a um limite, são também responsáveis pela
dissolução e a precipitação dos produtos hidratados. Para que ocorra a continuidade dessa
dissolução, é necessário manter elevado o pH da solução e para isso são utilizados ativadores
(DRON, 1982; JOHN, 1995; LEA, 1998).
São várias as formas de ativação da escória de alto-forno: (i) por meios mecânicos, pelo
aumento da finura da escória de alto-forno; (ii) por meios térmicos, pelo aumento da
temperatura de cura; (iii) por meios químicos, pela elevação do pH (REGOURD, 1980;
CAMARINI, 1995; JOHN, 1995; SILVA, 1998b).
A ativação química resulta em melhores resultados e é, normalmente, combinada com as
ativações térmica e mecânica (JOHN, 1995; SILVA, 1998b).
11
dissolução por ataque dos íons hidroxila (DRON, 1982; JOHN, 1995).
12
Dissolução por ataque direto das moléculas de água (DRON, 1982; JOHN, 1995).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 45
Quando a escória de alto-forno é ativada por meios químicos, na sua dissolução ocorre a
liberação dos íons Ca
2+
, aumentando a concentração desses íons na solução e, o pH da
solução. O pH elevado permite a dissolução da membrana de alumina e o prosseguimento das
reações de hidratação por difusão e a precipitação dos produtos hidratados (CAMARINI,
1995; JOHN, 1995; SILVA, 1998b).
Os produtos hidratados iniciais, que se precipitam ao redor dos grãos da escória, são
denominados produtos hidratados externos (outer shell products) e os produtos formados após
a dissolução da membrana de alumina, no interior do grão de escória, são denominados
produtos hidratados internos (inner shell products) (JOHN, 1995, LEA, 1998).
Nos estudos por calorimetria da hidratação do cimento Portland são observados cinco
estágios: Estágio I – período inicial, Estágio II – indução, Estágio III – aceleração, Estágio IV
– desaceleração, Estágio V – difusão, vistos na Figura 2.3. Para fins de análise, são adotados
estes mesmos estágios na discussão dos vários modelos de hidratação da escória granulada de
alto-forno (SHI; DAY, 1995a; SILVA, 1998b).
Figura 2.3: Representação esquemática dos vários estágios de hidratação do cimento Portland (SHI; DAY,
1995a).
Para a escória, SHI; DAY (1995a) propuseram três modelos de hidratação com base nas taxas
de evolução de calor, discriminados na Figura 2.4 Figura 2.5 e Figura 2.6.
Figura 2.4: Modelo I de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 46
O Modelo I é caracterizado por um pico somente nos primeiros minutos e nenhum outro
depois. Neste modelo, a pega e o endurecimento não ocorrem. Como exemplo pode-se citar
hidratação da escória em água a 25ºC e 50ºC e a ativação da escória com Na
2
HPO
4.
Figura 2.5: Modelo II de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a).
O Modelo II é caracterizado por um pico que aparece antes do período de indução e um outro,
correspondente à aceleração da hidratação, que aparece depois. Como exemplos têm-se a
ativação com NaOH à 25ºC e à 50ºC e a ativação com clínquer Portland.
Figura 2.6: Modelo III de hidratação da escória de alto-forno (SHI; DAY, 1995a).
O Modelo III é caracterizado por dois picos iniciais antes do período de indução e um pico de
aceleração depois. São exemplos desse modelo a ativação com Na
2
SO
3
à 25ºC, ativação
Na
3
PO
4
à 50ºC e ativação com NaF e com silicato de sódio (Na
2
O.xSiO
2
.nH
2
O) à 25ºC e à
50ºC.
Como se vê na Figura 2.3 e na Figura 2.4, apenas a hidratação da escória conforme o Modelo
II é similar ao modelo de hidratação do cimento Portland comum, sendo este, o ativador mais
usado na ativação da escória de alto-forno.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 47
-2
Nesse tipo de ativação, estão presentes os hidróxidos de sódio (NaOH) e de cálcio (Ca(OH)
2
)
liberados durante a hidratação dos silicatos do clínquer e os sulfatos. Os sulfatos auxiliam na
dissolução dos grãos de escória. Os produtos hidratados são C-S-H, etringita monosulfato,
hidrotalcita e hidrogranada.
Outros ativadores também podem ser usados como: hidróxido de cálcio Ca(OH)
2
, hidróxidos
dos metais alcalinos como sódio (NaOH) e potássio (KOH), silicatos de sódio (Na
2
O. xSiO
2
.
nH
2
O) e sulfatos descritos a seguir (DAIMON, 1980; GLASSER, 1989; CAMARINI, 1995;
JOHN, 1995; SILVA, 1998b).
O hidróxido de cálcio mantém o pH da solução no máximo igual a 12,5, permitindo assim a
dissolução dos íons alumínio, silício e cálcio da escória. Essa dissolução é rápida e impede a
formação da membrana pouco permeável ao redor dos grãos anidros da escória de alto-forno
(CAMARINI, 1995, JOHN, 1995, SILVA, 1998).
Teores desse ativador acima de 5% em massa do cimento, não influem no aumento da
hidratação cujos produtos finais são o C-S-H e o aluminato tetracálcico (DAIMON, 1980;
JOHN, 1995).
Na ativação com os hidróxidos de sódio e potássio, NaOH e KOH, o pH da solução é
aumentado, contribuindo para a aceleração da dissolução dos grãos de escória de alto-forno e
para a diminuição da solubilidade do CaO. Os produtos hidratados formados são C-S-H,
aluminato de cálcio hidratado (C
4
AH
13
), gehelenita hidratada (C
2
ASH
8
) e, também, a brucita
(MgOH) (DAIMON, 1980; REGOURD, 1980; CAMARINI, 1995).
Na ativação com silicatos alcalinos de sódio ou potássio (Na
2
O.xSiO
2
.nH
2
O ou
K
2
O.xSiO
2
.nH
2
O), as argamassas resultantes têm uma menor porosidade e estrutura de poros
com menores dimensões, quando comparadas com as argamassas com escória ativadas com
hidróxido de cálcio (SHI, 1996). O elevado pH cria condições para a dissolução da estrutura
vítrea, e a presença de Na
2
O na solução e íons SiO aceleram a precipitação dos produtos
hidratados, C-S-H e C
4
AH
13
(JOHN, 1995; SHI; DAY, 1995b).
Os sulfatos, na forma de sulfato de cálcio e fosfogeno, não alteram o pH da solução e não são
considerados ativadores, embora sejam importantes compostos que, na forma de íons SO ,
reagem com o alumínio para formar a etringita. Assim, diminui a camada do gel de alumina
ao redor dos grãos de escória, aumentando a permeabilidade do grão e permitindo o
prosseguimento das reações de hidratação. A hidratação nesse caso é lenta uma vez que o pH
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 48
da solução não aumenta, e há a necessidade de um ativador químico para elevá-lo (DAIMON,
1980; REGOURD, 1980; CAMARINI, 1995; JOHN, 1995).
Outros ativadores foram também pesquisados, como Na
2
CO
3
, NaF, Na
3
PO
4
, além da
combinação de dois ou mais ativadores.
O ativador Na
2
CO
3
, de acordo com SHI; QUIAN (2000) deve ser usado para escórias ricas
em C
2
MS, e os produtos hidratados formados são C
3
A.CaCO
3
.12H
2
O e C
4
AH
13
. A
combinação desse ativador com o NaOH, produziu resistência com um dia de idade
equivalente à de misturas similares com cimento Portland comum, sendo, entretanto, menores
para a idade de 28 dias (COLLINS; SANJAYAN, 1998).
A combinação dos ativadores cimento Portland comum com silicato de sódio foi utilizada nas
pesquisas em pastas e argamassas por BAKAREV; SANJAYAN; CHENG (1999). Nessa
pesquisa, pastas e argamassas foram produzidas com o aglomerante: 70% de escória de alto-
forno, 30% de cimento Portland comum e 4% de silicato de sódio, em massa; relação
água/aglomerante igual a 0,50, e alcançaram resultados de resistência à compressão muito
baixos aos 28 dias de idade, em torno de 18 MPa e, por isso, o uso dessa combinação de
ativadores foi abandonada nessa pesquisa.
2.4.3 Reciclagem de escória de alto-forno na produção de cimentos de escória
Segundo FRAMPTON (2000), o desenvolvimento do cimento hidráulico parece ter decorrido
do tráfego marítimo, pois, em 1774, John Smeaton construiu a base do farol de Eddystone
utilizando um concreto composto de cal, argila, areia e escória britada de ferro. Misturas de
concretos semelhantes foram usadas na Inglaterra em obras de pontes, canais e portos no final
do século XVIII.
A granulação da escória de alto-forno foi introduzida por volta de 1853, na Alemanha, para
facilitar o seu transporte. Com a posterior descoberta de sua hidraulicidade latente, em 1862,
foi incrementado o seu uso como constituinte do cimento, passando a ser comercializado
nesse país, o cimento com escória, a partir de 1865 (BIJEN, 1996).
O uso do cimento de escória ativada com a cal hidratada ou hidráulica foi normalizado no
século XX, na Suíça, e recomendado para uso em obras submersas, em presença de umidade,
quando não era necessária elevada resistência. Aspectos desfavoráveis e que quase
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 49
inviabilizaram o seu uso eram as baixas resistências iniciais observadas, a pega mais lenta e a
necessidade de um maior tempo de cura.
Um outro fator importante observado foi o aumento da finura, que contribuía para que a
resistência fosse equiparada à do cimento Portland; perdurando, entretanto, seu uso
recomendado para obras hidráulicas (JOHN, 1995).
Além da cal, posteriormente foram utilizados outros ativadores como carbonato de sódio,
cloreto de sódio, sulfato de sódio ou sulfato de cálcio; entretanto, a mistura de escória de alto-
forno com clínquer Portland apresentou resultados de resistência química e mecânica
superiores, e o uso do cimento de escória foi diminuindo em detrimento das misturas de
clínquer com escória. Além disso, no cimento de escória ativado com cal, que já apresentava
baixa velocidade de crescimento da resistência, a carbonatação durante a sua armazenagem
reduzia ainda mais essa resistência (JOHN, 1995).
Os cimentos de escória estão praticamente banidos do mercado atual, embora a utilização da
capacidade aglomerante da escória sem a adição do clínquer continuou em países como
França, através da técnica de pavimentação conhecida como cascalho-escória (grave-latier)
(SCANDIUZZI; BATTAGIN, 1992; SILVA; SILVA, 1998).
Apesar de não ser conhecido o uso deste tipo de cimento em escala comercial no Brasil, várias
pesquisas foram desenvolvidas com escórias ativadas com diferentes compostos químicos.
Nas pesquisas de JOHN (1995) estudou-se a ativação das escórias básicas por silicatos de
sódio, obtendo elevadas resistências mecânicas já nas primeiras horas.
Os benefícios do emprego da cura térmica na ativação da escória de alto-forno foram
comprovados por CAMARINI (1995) e por SILVA (1998b), que conseguiu alcançar
resistências superiores a 50 MPa com um dia de idade, adotando ciclos de cura com duração
de 6,5 horas e temperatura máxima de cura igual a 60ºC. Esta tecnologia também pode ser
adaptada para o caso de escórias ácidas (SILVA; SILVA, 1998).
2.4.4 Reciclagem da escória granulada de alto-forno como adição aos cimentos
Portland
Substituir o clínquer de cimento Portland por escória granulada de alto-forno traz benefícios
ambientais porque reduz o volume escavado nas jazidas naturais, contribui com a menor
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 50
liberação de dióxido de carbono no ar atmosférico
13
,além de diminuir a deterioração da
camada vegetal, a utilização de explosivos que geram partículas em suspensão no ar, e as
áreas necessárias ao descarte de resíduos industriais.
A diminuição do consumo de energia faz com que haja interesse, também econômico, nesta
aplicação, pois o processamento da tonelada de escória granulada de alto-forno consome
menos de 20% de energia comparado ao processamento de 1 tonelada de cimento Portland
(ALDASORO, 1985; JOHN,1996).
Ao utilizar combustíveis alternativos, tais como resíduos de pneus e de óleos, para a produção
do clínquer e ao utilizar a escória de alto-forno moída, como substituição do clínquer de
cimento Portland, as indústrias cimenteiras contribuem com o meio ambiente.
Além disso, as indústrias têm necessidade de atender às novas legislações ambientais,
buscando soluções para o aproveitamento de resíduos (BIJEN, 1996; PRISCIANDARO;
MAZZIOTTI; VEGLIÓ, 2003).
Em 1865, ativou-se a escória com a cal e, mais tarde, com o cimento Portland. Em 1988, o
clínquer, a escória e o sulfato de cálcio foram moídos em conjunto, e os primeiros usos do
cimento de alto-forno se deram para condições severas de exposição. Esses cimentos
utilizavam em torno de 65% a 75% em massa de escória de alto-forno moída e, por mais de
60 (sessenta) anos, na Holanda, as estruturas marinhas têm sido somente construídas com
cimento de alto-forno (BIJEN, 1996).
Na Alemanha, no ano de 1907, deu-se o início da produção dos cimentos de alto-forno,
passando a ser comercializado nos anos seguintes.
Em 1952, vários países, como a Bélgica, Inglaterra, França e Estados Unidos, já tinham
normalização que permitia a adição de escória de alto-forno ao clínquer no teor de até 65%. A
norma russa, editada em 1952, permitia a adição de teores entre 5 e 95% de escória de alto-
forno (JOHN, 1995).
Hoje, a norma européia EN 197-1 de fevereiro/2000 permite a substituição do clínquer do
cimento Portland por escória de alto-forno no teor de até 95% .Na Alemanha, o percentual de
substituição já é da ordem de 95% (LANG; BRODERSEN, 2000).
13
A produção de cimento é responsável por cerca de 5-7% das emissões de CO2, do total em todo mundo
(EHRENBERG, GEISELER, 1999; GENET, 2000).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 51
No Brasil, o uso da escória de alto-forno em substituição ao clínquer do cimento Portland
iniciou-se em 1952. Foram, em princípio, produzidas 71.765 toneladas de cimento Portland de
alto-forno, em Volta Redonda, Rio de Janeiro, com teor igual a 30% de escória de alto-forno
em relação ao clínquer do cimento, teor aumentado, em 1954, para 50%. Hoje é esta a
principal forma de reciclagem desta escória (BATTAGIN; ESPER, 1988, SILVA, 1998b).
A NBR 11578/1991 estabelece o percentual de até 34% de substituição do clínquer por
escória de alto-forno no cimento composto e para o cimento de alto-forno a NBR
5735/1991 estabelece o percentual de até 70%.
2.4.5 Reciclagem da escória granulada de alto-forno como agregado miúdo
O crescimento dos estoques de escória granulada de alto-forno nas cimenteiras fez com que
pesquisadores iniciassem estudos de novas utilizações desse subproduto.
O uso da escória granulada de alto-forno como agregado miúdo teve início com as pesquisas
no sentido de ampliar suas possibilidades de uso uma vez que eram crescentes os estoques
desse subproduto nas cimenteiras. Dessa forma, países como o Japão e os Estados Unidos
estabeleceram o uso da escória de alto-forno como agregado, mas a empregaram na forma
cristalizada, que compreendia a maior parte da geração.
A utilização da escória granulada de alto-forno, como agregado miúdo, contribui para a
qualidade do meio ambiente, reduzindo a exploração de jazidas de areia, a retirada de areia de
leitos de rios e favorecendo a diminuição da degradação da camada vegetal. Um outro fator a
ser considerado é a falta de disponibilidade de agregados em grandes centros.
As maiores experiências de uso da escória granulada como agregado vem do Japão seguido de
contribuições menores da Austrália, Estados Unidos, Luxemburgo e Brasil. Na França, a
escória granulada de alto-forno tem algumas características normalizadas para utilização
como agregado (SCANDIUZZI; BATTAGIN, 1990; SCANDIUZZI; BATTAGIN, 1992).
A escória granulada de alto-forno é obtida por meio de um resfriamento brusco, por jatos de
água na saída do alto-forno. Este tipo de resfriamento produz uma fragmentação da escória,
cuja composição granulométrica encontra-se na faixa das areias naturais de rio, com massa
unitária em torno de 1000 kg/m
3
. Apresenta estrutura porosa e textura áspera, podendo ser
encontrada nas cores esbranquiçadas, amarelas, cinzentas e acastanhadas. Estas características
são consideradas importantes na avaliação da possibilidade do seu aproveitamento como
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 52
agregado miúdo para argamassas e concretos (SILVA; ALMEIDA, 1986; RIBEIRO;
PERDIGÃO; PINTO, 1990).
Para utilização da escória granulada de alto-forno como agregado miúdo pode ser necessário
um novo processamento para melhor adequá-la a esta aplicação, uma vez que, em relação à
areia natural, a escória granulada de alto-forno possui um teor insuficiente de finos. Essa
característica coloca o seu uso em desvantagem, com relação à areia natural, assim como as
formas angulosas dos grãos, a densidade e granulometria variáveis. Sendo esses fatores
desfavoráveis à trabalhabilidade e à homogeneidade do concreto (SCANDIUZZI;
BATTAGIN, 1990; SCANDIUZZI; BATTAGIN, 1992).
Para melhorar a qualidade da escória granulada de alto-forno utilizada como agregado,
HOFFMANN (1978) recomenda que ela seja moída a uma granulometria de até 2 mm,
contendo cerca de 10% de finos (< 80 µ).
Uma outra forma de melhorar a qualidade da escória granulada de alto-forno a ser utilizada
como agregado é corrigir o teor insuficiente de finos (SCANDIUZZI; BATTAGIN, 1992).
Resultados de estudos realizados na Austrália e no Japão recomendam alterações na dosagem,
na correção da curva granulométrica com mistura de areia fina ou, de acordo com
HOFFMANN (1978), pela própria escória de alto-forno moída.
2.4.6 Reciclagem da escória granulada de alto-forno como adição ao concreto
A comercialização da escória granulada de alto-forno diretamente no mercado consumidor
ainda não está disponível ao mercado brasileiro, entretanto, essa modalidade de comércio é
adotada nos EUA, onde o preço de venda da escória moída é de aproximadamente 80% do
preço do cimento Portland comum (SILVA; SILVA, 1998).
A viabilidade técnica deste tipo de reciclagem foi demonstrada por MARQUES (1994), sendo
desenvolvidas diversas pesquisas por COELHO (2002) e BOURGUIGNON (2004),
adicionando a escória granulada de alto-forno moída, diretamente nas misturas de concreto.
A escória de alto-forno comercializada pela siderúrgica em contrato com a cimenteira,
dificilmente alcança valor superior a US$ 15,00 por tonelada. Ainda que sejam considerados
custos de transporte, secagem e moagem, o custo para a cimenteira resulta inferior ao custo de
produção do clínquer, de US$ 20,00. A comercialização da escória granulada de alto-forno
moída diretamente no mercado consumidor de cimento pode alcançar valores próximos a
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 53
US$ 100,00 por tonelada, e ainda livrar a siderúrgica da dependência de um único consumidor
(SILVA; SILVA, 1998).
2.5 OUTRAS ALTERNATIVAS PARA A RECICLAGEM DA ESCÓRIA DE ALTO-
FORNO
Adição em argamassas e utilização na indústria do vidro são alguns exemplos para a
reciclagem da escória de alto-forno.
Quase a totalidade das escórias brutas e granuladas de alto-forno pode ser empregada como
agregado para produção de argamassas e concretos, gerando economia devido a seu preço
inferior ao dos agregados convencionais. Faz-se necessário o desenvolvimento de tecnologias
para a dosagem e as aplicações, devido à rugosidade dos agregados de escória e à ausência de
finos. Outro aspecto a ser considerado, é a possibilidade de que algumas escórias de alto-
forno cristalizadas possam conter compostos meta-estáveis, que as tornam susceptíveis a
apresentar expansões ao longo do tempo, sendo, portanto, necessária a intensificação de
estudos que visem o controle e a solução destes problemas (SILVA; SILVA, 1998).
Ainda segundo esses autores, outras possibilidades de aplicações na construção civil, podem
ser investigadas para as escórias de alto-forno como, por exemplo: pavimentações em escória
granulada ativada com cal ou outros compostos, blocos de alvenaria, elementos para
pavimentação e lã de rocha.
Uma outra opção de reciclagem para a escória de alto-forno é como agregado leve, porém o
mercado brasileiro não dispõe de agregados leves de escória. A produção de agregados leves é
feita através da peletização da escória em um processo onde o fluxo de escória líquida é
interceptado por uma roda dentada rotatória, resfriada com pequena quantidade de água, e
projetada em forma de grãos de tamanho variável. Os grãos menores são predominantemente
vítreos e podem ser utilizados na produção de cimento e os grãos maiores constituem-se em
agregados leves (GEYER; DAL MOLIN; VILELA, 1995; LITTLE; SETEPLA, 1999;
ÂNGULO; ZORDAN; JOHN, 2001).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 54
2.6 RECICLAGEM DA LAMA DE DECANTAÇÃO DA ESCÓRIA DE ACIARIA
A lama de decantação
14
é um material armazenado em pátios ao ar livre e é originada do
resfriamento da escória de aciaria. A escória de aciaria é um subproduto da fabricação do aço
e tem como função servir como receptador para os constituintes do banho metálico, agir como
reservatório oxidante e controlar o suprimento de oxigênio da atmosfera para o metal.
De acordo com TAKANO et al (2000), 43% dessa lama é destinada a aterros e apresenta em
sua composição química os mesmos compostos da escória de aciaria: carbono (C), óxido de
manganês (MnO), dióxido de silício (SiO
2
), óxido de magnésio (MgO), ferro (Fe), óxido de
potássio (K
2
O), óxido de sódio (Na
2
O), óxido de cálcio (CaO), enxofre (S) e óxido de ferro
(FeO).
2.6.1 Características da escória de aciaria e sua composição química e
mineralógica.
Quando são oxidados o fósforo e o silício, e o nível máximo de solubilidade da escória
fundida é atingido, devido aos elevados teores de CaO e MgO, uma quantidade destes
compostos se precipita. A presença de compostos como a cal livre e o periclásio reativo
provoca expansão nas reações de hidratação. A reação de hidratação do periclásio e da cal
livre é uma reação lenta e expansiva (METHA MONTEIRO, 1994; MACHADO, 2000).
A composição química e mineralógica das escórias de aciaria variam de acordo com o tipo de
matéria prima e do processo de produção empregado, como indicado no Legenda: F.E.A.:
escória de refino oxidante; F.P.: escórias de refino redutor ; L.D.: escórias de aciaria a
oxigênio; A.F.: escórias de alto forno; C.P.: cimento Portland comum.
Quadro 2.2 e Quadro 2.3 (GEYER et al, 1997).
14
No presente estudo, este co-produto gerado em siderúrgica da região, é denominado lama de decantação.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 55
Composição Química F. E. A (%) F. P. (%) L. D. (%) A. F. (%) C. P. (%)
CaO 30 - 35 45 – 55 35 42 61 - 67
SiO
2
15 - 20 20 - 25 15 34 20 – 23
MgO 8 - 12 8 – 12 6 6 0,8 - 6
MnO 3 - 6 0.5 – 3,5 4 - -
Al
2
O
3
3 - 9 3 - 9 4 14 4,5 – 7
FeO 25 - 35 0,5 – 3,5 8 0,35 -
I= CaO/SiO
2
1,75 - 2 2,20 – 2,25 2,33 1,23 2,91 – 3,05
Legenda: F.E.A.: escória de refino oxidante; F.P.: escórias de refino redutor ; L.D.: escórias de aciaria a
oxigênio; A.F.: escórias de alto forno; C.P.: cimento Portland comum.
Quadro 2.2: Composição química de diferentes escórias e cimento Portland comum (GEYER et al, 1997).
As partículas de aço ou ferro metálico presentes nas escórias de aciaria e incorporadas no
momento do sopro de oxigênio podem contribuir para: (i) a instabilidade volumétrica das
escórias pela corrosão e oxidação (ii) diminuição do rendimento do processo produtivo
(MACHADO, 2000).
Dependendo da forma que foi resfriada, a escória pode apresentar-se na forma cristalina
quando resfriada lentamente ou amorfa quando resfriada bruscamente. Um material resfriado
lentamente permite a formação de cristais menores e de maior quantidade, enquanto o
resfriamento brusco promove formação de uma estrutura desordenada, o que permite um
reordenamento, que é o responsável pelas propriedades hidráulicas (AMARAL, 1999).
No Quadro 2.3 está indicada a composição mineralógica típica das escórias de aciaria LD.
Fase mineral Fórmula
Silicato dicálcico –Larnmita (β– C
2
S) β– 2CaO.SiO
2
Silicato tricálcico (C
3
S) 3CaO.SiO
2
Silicato de magnésio
β– 2MgO.SiO
2
Ferrita dicálcica 3CaO.Fe
2
.SiO
2
Merwinita CaO
3
.MgO.(SiO4)
2
Diopsita CaO.MgO.(SiO3)
2
Brown millerita 4CaO.Al
2
Fe
2
O
3
Bredigita - 2CaOSiO
2
Gelenita CaO.Al
2
O
3
SiO
2
Óxidos de alumínio e magnésio MgO.Al
2
O
3
Wüstita (óxido de ferro) FeO
Periclásio MgO
Óxido de cálcio CaO
Quadro 2.3: Composição mineralógica típica das escórias LD (MURPHY, 1997).
2.6.2 Propriedades físicas da escória de aciaria
Da mesma forma que as propriedades mineralógicas, as propriedades físicas das escórias
variam com o tipo de resfriamento e, no Brasil, o processo mais comum é o resfriamento lento
ao ar ou por aspersão de água. Entretanto, em países como o Japão, as escórias de aciaria
sofrem resfriamento acelerado e controlado como no caso da escória de alto-forno, que, com
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 56
suas propriedades cimentantes melhoradas pode viabilizar outras aplicações mais valoradas
(GEYER et al, 1997).
Os grãos de escória possuem granulometria que varia desde aberta até fechada, isto faz com
que suas propriedades, como densidade, absorção e porosidade, variem para cada tipo de grão
e volume considerados (AMARAL, 1999).
2.6.3 Principais aplicações da escória de aciaria no Brasil e no mundo
As escórias de aciaria são utilizadas como agregados para concreto asfáltico, base e sub-base
de estradas, estabilização de solos, como fertilizante, como agregado de concreto e matéria
prima na fabricação de cimentos. No Brasil 44% da escória é utilizada na construção de
estradas e 56% é estocada (MACHADO, 2000).
Esta escória pode ser utilizada na camada inferior da pavimentação ou como agregado em
misturas asfálticas, mas, na maioria das vezes não atende às especificações para ser usada
como agregado. Produz agregados angulares ásperos e duráveis proporcionando maiores
resistências a derrapagens, ao impacto e ao desgaste superficial, porém, o desempenho de
concretos asfálticos com escória é baixo, apresentando problemas de fissuração e fácil
lixiviação, sendo por isso proibido em alguns países (MACHADO, 2000).
Uma medida para viabilizar o uso da escória em pavimentação é a aceleração das reações de
hidratação, para contornar o problema da expansibilidade pela hidratação do MgO e CaO
(MACHADO, 2000).
A utilização da escória de aciaria como agregado tem sido vista com muita cautela,
principalmente como agregado graúdo no concreto devido a sua expansão. Segundo PENA
(2004), a escória de aciaria elétrica apresenta melhores resultados devido à sua menor
expansibilidade em relação à escória de aciaria LD. Nesse sentido, AMARAL (1999)
pesquisou o uso da escória de aciaria elétrica como agregado graúdo e como agregado miúdo.
Nesses estudos, foi verificada a maior resistência do concreto com agregado de escória se
comparado ao agregado convencional, embora o agregado de escória de aciaria tenha
apresentado substâncias causadoras de instabilidade volumétrica, aumento do tempo de pega e
do consumo de água.
Um outro aspecto a ser considerado, de acordo com a avaliação de PENA (2004) na
expansibilidade da escória de aciaria LD, curada a vapor para a utilização como agregado em
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 57
peças de concreto para pavimentação, são os resultados de expansibilidade acima dos valores
médios proposto na ASTM 1260.
Assim sendo, o uso da escória de aciaria LD como agregado, ainda não está completamente
consolidado.
2.7 RECICLAGEM DA LAMA DA ETA
A lama da ETA
15
é um resíduo originado da decantação do lodo das estações de tratamento de
água. A disposição inadequada desse resíduo tem sido restringida pelos órgãos ambientais
(HOPPEN, et a.l, 2003).
Uma alternativa de reciclagem, segundo HOPPEN et al. (2003) é a incorporação ao concreto.
Esses autores encontraram nesse lodo um teor da ordem de 13,42% de sílica, de 22,21% de
alumínio e teor de umidade em torno de 87%. Nessas pesquisas, o concreto com a
incorporação de 3% de lodo, apresentou resultados de resistência à compressão aos 28 dias da
ordem de 25 MPa.
O lodo de ETA, em adições à argila, tem sido pesquisado para utilização em componentes da
construção civil que passam por processo de queima, como os tijolos e os blocos cerâmicos.
Como exemplo desta utilização em tijolos maciços cerâmicos cita-se FIGUEIREDO e
NUVOLARI (2004) que estudaram este resíduo para as proporções de 0%, 10%, 20%, 30% e
40% com solo argiloso. Houve diminuição da resistência à compressão à medida que
aumentava a proporção lodo/solo. Apesar do decréscimo das resistências, estes valores
mantiveram-se acima dos valores mínimos da NBR-7170/1983: Tijolo maciço cerâmico para
alvenaria - Especificação.
Na confecção de blocos cerâmicos para alvenaria, DIAS et al. (2004) utilizaram proporções
de até 50%. Somente adições de até 10% do resíduo atenderam aos valores mínimos da NBR-
7171/1992: Bloco cerâmico para alvenaria - Especificação.
15
A lama da ETA é um dos co-produtos estudados neste trabalho, coletado em lagoa de descarte próxima à
estação de tratamento de água da siderúrgica da região.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 58
2.8 RECICLAGEM DOS RESÍDUOS DO CORTE DE ROCHA
A serragem de blocos de mármore e de granito origina resíduos que muitas vezes são lançados
diretamente no ambiente. Esses resíduos, quando em teores acima dos toleráveis, são
poluentes e, se lançados diretamente nos recursos hídricos, podem contaminar a água
(SILVA, 1998a).
Esse resíduo foi pesquisado para diversas possibilidades de uso. De acordo com SEGADÃES;
CARVALHO; ACCHAR (2005) está se tornando uma prática comum a utilização de resíduo
de corte de granito na produção de tijolos e telhas. O uso na produção de tijolos de solo-
cimento foi pesquisado por SILVA (1998a) que fez a caracterização química de vinte e três
amostras diferentes de resíduos de corte de granito. Essas amostras foram analisadas no
Laboratório de Concreto do Departamento de Apoio e Controle Técnico de Furnas Centrais
Elétricas segundo metodologia estabelecida em normas de procedimentos integrantes de seu
sistema de qualidade (Quadro 2.4). Os valores médios desta composição química são
apresentados no Quadro 2.5.
Norma Procedimento Nº
Análise química por espectrofotometria de absorção atômica – Fusão
Alcalina
1.02.68
Análise química por espectrofotometria de absorção atômica –
Solubilização ácida
1.02.69
Quadro 2.4: Procedimentos padronizados para a caracterização química
Fonte: Relatório do Laboratório de Concreto do Departamento de Apoio e Controle Técnico de Furnas Centrais
Elétricas S.A.
Composição química % média
Óxido de magnésio (MgO) 1,99
Dióxido de silício (SiO
2
) 58,86
Óxido de ferro (Fe
2
O
3
) 12,52
Óxido de alumínio (Al
2
O
3
) 13,45
Componentes
químicos
Óxido de cálcio (CaO) 5,10
Óxido de sódio (Na
2
O) 2,20
Óxido de potássio (K
2
O) 4,81
Álcalis totais
Equivalente alcalino em Na
2
O 5,36
Quadro 2.5: Composição química média de vinte e três amostras de diferentes granitos (SILVA, 1998a).
LORENZONI (2005) comparou esses resultados com os resultados de diversos outros
autores, comprovando que o óxido de cálcio tem concentrações maiores nas amostras de
resíduos de granito e mármore que nas amostras de resíduos de granito.
Na análise ambiental dos tijolos de solo-cimento produzidos com esse resíduo, SILVA
(1998a) concluiu que os resultados dos ensaios de lixiviação e solubilização foram
satisfatórios, ficando abaixo dos limites estabelecidos na NBR 10004/1987.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 59
Da mesma forma, os resultados de resistência à compressão média e de absorção, aos 14 dias
de idade, para uma adição de 50% em massa seca do resíduo de corte de rocha, foram
compatíveis com a NBR 8491/1984-Tijolo maciço de solo-cimento-Especificação.
Para MENEZES et al. (2004) os resíduos de corte de rochas são adequados como alternativa
na substituição de 35% em massa das matérias-primas na produção de tijolos e telhas com
pequenos aumentos na absorção.
Em outro viés, MOREIRA, FREIRE e HOLANDA (2003) encontraram tendência de queda
nos valores de resistência mecânica de cerâmicas vermelhas sinterizadas nas quais foram
utilizados resíduos de serragem de granito nas proporções de 5% e 10%.
Nestes mesmos percentuais, MOURA, GONÇALVES e LEITE (2002) utilizaram o resíduo
de corte de mármore e granito como fíler na fabricação de argamassas de revestimento e
lajotas para piso. A proporção de 10% de resíduo apresentou melhores resultados quanto à
resistência à compressão.
Buscando utilização deste mesmo resíduo em pavimentação, MOURA e GONÇALVES
(2002) o estudaram em misturas com solo silto-argiloso de baixo suporte, nas proporções de
0%, 5%, 25% e 30%. Estas composições foram estudadas por meio de determinações do
Índice de Suporte Califórnia (CBR) e medidas de expansão. Os autores encontraram
viabilidade técnica para utilização em sub-base de pavimentos nas proporções de 25% e de
30%.
Ainda em aplicação rodoviária, SOUZA, RODRIGUES e SOUZA NETO (1998?) estudaram
a utilização do resíduo da serragem de rochas graníticas nos concretos asfálticos, como filer,
em substituição aos produtos convencionais do tipo cimento Portland e cal. Os resultados
indicam que a utilização desse resíduo em substituição, na proporção de 6% de material,
satisfaz os métodos de misturas asfálticas preconizados pelo DNER, para um teor de 5,5% de
cimento asfáltico.
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 60
2.9 EXPERIÊNCIAS NA RECICLAGEM DE RESÍDUOS DAS INDÚSTRIAS
SIDERÚRGICAS E DE BENEFICIAMENTO DAS ROCHAS ORNAMENTAIS
NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS E BLOCOS
A diminuição das reservas de argila própria para a produção de tijolos, um material utilizado
em grande escala nas atividades de construção civil, tem conduzido à busca por soluções
alternativas, ecológicas, sociais e econômicas (FERREIRA; SILVA; FREIRE, 2003).
O contínuo aumento da demanda de tijolos impõe melhor aproveitamento de solo apropriado,
a necessidade de explorar matérias primas alternativas e desenvolvimento de tecnologia mais
eficiente para a fabricação de tijolos. Ultimamente estão sendo feitos esforços para produzir
tijolos usando diferentes tipos de co-produtos originados de indústrias e dos diversos
processos de mineração. Estas iniciativas dão sustentabilidade à continuidade dos processos
de fabricação (MALHOTRA; TEHRI, 1995; ALMEIDA; MELO, 2001).
Conforme FERREIRA; SILVA; FREIRE (2003), a terra crua é uma excelente alternativa
técnica e econômica para o uso em construções rurais, principalmente na forma de tijolos ou
blocos prensados e não queimados. Este material, aplicado isoladamente ou associado à
ativadores ou estabilizadores químicos, vem sendo objeto de inúmeras pesquisas. Alguns
ativadores ou estabilizadores pesquisados: cimento, cal, silicato de sódio, cinzas volantes,
escória de alto-forno, entre outros.
A indústria de cerâmica vermelha pode utilizar diversos combustíveis alternativos: o carvão
vegetal, o óleo combustível, a lenha e a serragem. Junto a esses combustíveis são também
utilizados o pó de coletor e o fercoque auxiliando no processo de queima. Estes últimos são
resíduos provenientes do sistema de limpeza dos gases de alto-forno de siderúrgicas
integradas que utilizam o coque como redutor (ALMEIDA; MELO, 2001).
SILVA (1998a) estudando a utilização de resíduos de serragem de granitos na fabricação de
tijolos prensados de solo-cimento, definiu como melhor composição o traço 1:16:8, em massa
de cimento : solo : resíduo. Este traço com adição de 50% de resíduo sobre a massa de solo
seco, além de incorporar volume significativo de resíduo, propiciou produção de tijolos
prensados que atenderam os limites da NBR 8491/1984.
Estudos efetuados por S. K. Malhotra e S. P. Tehri, no Central Building Research Institute,
em Roorkee, Índia, comprovaram a viabilidade de produção de tijolos prensados utilizando
escória de alto-forno em misturas com cal e uma pequena quantidade de gipsita, sendo que
uma mistura com 81% de escória, 15% de cal e 4% de gipsita foi considerada como mistura
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 61
ótima. Tijolos com resistência à compressão na faixa de 8 MPa e 15 MPa e absorção de água
entre 6% e 12% foram obtidos após 28 dias de cura úmida à 95% de umidade e em
temperatura ambiente. As massas específicas aparentes dos tijolos variaram, conforme os
traços, entre 1,82 kg/dm
3
e 2,10 kg/dm
3
. As dimensões dos tijolos eram de 19 cm x 9 cm x 9
cm, moldados em prensa hidráulica sob pressão de 5 MPa, definida como a mínima pressão
para se obter tijolos de resistência à compressão, absorção de água e densidade de massa
compatíveis com os tijolos convencionais. Essa pressão, além de fornecer uma massa densa,
também ajuda na interação das partículas de escória e cal (MALHOTRA; TEHRI, 1995).
O centro de pesquisas da USIMINAS, no início da década de 1990, desenvolveu um tijolo
que utilizava a escória de alto-forno como insumo básico. Para a produção em escala
comercial foi firmado contrato com a empresa Pedreira Um & Valemix, primeira
empreendedora interessada em desenvolver o projeto tecnológico. A fabricação do tijolo
utiliza escória de alto-forno, que varia de 50% a 70% da massa total, argila e pequena
porcentagem de cimento como ativador. A mistura é posta na extrusora, em seguida vai para a
área de corte automático e finalmente permanece em área de cura por aspersão de água por
dois dias, estando prontos para utilização em cinco dias (LIMA, 1992).
Atualmente a mesma empresa produz os tijolos e blocos Usimix. Estes produtos são
fabricados por meio de um processo limpo sem queima, a partir de uma mistura de argila,
cimento, água e escória granulada de alto-forno, secos em câmaras de vapor à alta
temperatura. Os blocos podem ser encontrados nas cores palha e vermelho (HABITAR,
2005).
Quanto a resistência mecânica em estado seco ao ar, ou seja, com teor de umidade de 5%, os
blocos estruturais quando assentados com os furos na vertical possuem resistência de 4,5 MPa
e quando assentados na horizontal de 2,5 MPa.
Os blocos são impermeabilizados para evitar o efeito de lixiviação, em decorrência da
umidade, obtendo-se assim, melhor desempenho e durabilidade dos blocos e da obra como
um todo.
A variedade de tamanhos e tipos de blocos desenvolvidos pela Usimix permite uma maior
racionalização da obra, evitando cortes nas peças e diminuindo o desperdício. O resultado é
uma obra de boa qualidade, com alvenarias de esquadros e prumos perfeitos, podendo ficar
aparente (HABITAR, 2005).
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 62
Um outro exemplo da reciclagem de resíduos na produção de tijolos é o trabalho do professor
Javier Mazariegos Pablos com areias de fundição em que se buscou uma técnica para fixação
e estabilização, em matrizes de cimento Portland, de elementos que eventualmente possam
agredir o meio ambiente. Nesse estudo foi avaliado o potencial de utilização desse resíduo na
composição de argamassas e concretos na construção civil (MAZARIEGOS PABLOS, 2000).
O Recibloco e a Ecolajota ainda como exemplos da utilização de areias de fundição, resultam
de um bloco para vedação não estrutural, de excelente qualidade, que incorpora areia
descartada em fundições. Com este mesmo resíduo, geram-se lajotas para piso de excepcional
qualidade e resistência mecânica. São apresentados na cor cinza escuro, com resistência
média de 2,8 MPa, superior ao exigido em Norma (IDHEA, 2004).
a)
b)
c)
Figura 2.7: a) bloco, meio bloco e canaleta; b) pátio com lajota reciclada; c) Ecolajota (IDHEA, 2004).
Esse produto tem aprovação do órgão ambiental máximo do Estado de São Paulo, a CETESB,
sem oferecer riscos ao meio ambiente. Esse trabalho tem sua importância ressaltada uma vez
que há 720 mil/toneladas dessa areia descartadas sem solução final, ocupando espaços em
aterros sanitários ou mesmo, muitas vezes, deteriorando o meio ambiente quando não são
destinadas adequadamente(IDHEA, 2004).
2.10 ALGUMAS PROPOSTAS DE METODOLOGIAS PARA A RECICLAGEM
A metodologia de pesquisa e o desenvolvimento de um novo material ou produto a partir de
um resíduo, envolve conhecimentos multidisciplinares e deve reunir e orientar todas as
atividades necessárias desde a pesquisa até a sua efetiva comercialização (ÂNGULO;
ZORDAN; JOHN, 2001).
SILVA; SILVA (1998) propõem uma metodologia para reciclagem dos produtos siderúrgicos
que compreende:
a seleção dos resíduos e suas possíveis aplicações;
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 63
o desenvolvimento do produto com abordagem científica e tecnológica;
a avaliação do desempenho do produto com base nas necessidades dos usuários;
a transferência de tecnologia, planejada desde o início do processo.
Nas pesquisas de JOHN (2000) e (ÂNGULO; ZORDAN; JOHN, 2001) a metodologia
de reciclagem de resíduos deve compreender os seguintes tópicos:
identificação e quantificação dos resíduos sólidos disponíveis, como por exemplo, a
quantidade gerada, os locais de produção e o seu grau de periculosidade;
a caracterização do resíduo com um estudo das suas propriedades físico-químicas e a
variabilidade das fontes de fornecimento das matérias-primas;
os custos associados aos resíduos como os de licenças ambientais, decomposição de
resíduos, transportes, as multas ambientais e a avaliação da viabilidade econômica da
reciclagem;
seleção das aplicações a serem desenvolvidas com base nas características físico-
químicas dos resíduos e no melhor aproveitando das características do resíduo;
avaliação do produto em relação ao seu desempenho e durabilidade;
análise de desempenho ambiental das alternativas de reciclagem, além dos testes de
lixiviação;
desenvolvimento do produto a partir do resíduo selecionado, compreendendo as etapas
de pesquisa laboratorial para o desenvolvimento de tecnologia básica, seguido do
desenvolvimento da tecnologia aplicada que envolve a produção de ferramentas de
gestão e controle da qualidade e por fim, o estágio de pré-produção ou produção em
escala semi-industrial;
transferência de tecnologia que ocorrerá somente se o novo material entrar em escala
comercial.
Para FONSECA (2000), o desenvolvimento de uma metodologia de reciclagem deve
considerar as seguintes etapas:
identificação do resíduo sólido industrial;
caracterização do processo gerador do resíduo;
caracterização do resíduo sólido;
Capítulo 2 - Reciclagem de co-produtos siderúrgicos 64
identificação das causas da geração do resíduo;
identificação da rota tecnológica para o sistema de tratamento do resíduo;
avaliação do potencial de reciclagem;
análise do custo e beneficiamento do processo de tratamento.
No projeto experimental a seguir foi desenvolvida uma pesquisa para o aproveitamento de co-
produtos da indústria siderúrgica e do beneficiamento de rochas ornamentais na produção de
tijolos prensados, utilizando-se a metodologia de SILVA; SILVA (1998) e JOHN (2000).
3 PROJETO EXPERIMENTAL, MÉTODOS E MATERIAIS.
3.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo é apresentada a metodologia utilizada neste trabalho para aplicação de co-
produtos siderúrgicos e resíduos de corte de rocha na fabricação de tijolos prensados. São
estabelecidos requisitos preliminares para seleção dos co-produtos, é elaborado e apresentado
procedimento de amostragem, resultando na pré-seleção de cinco co-produtos. São efetuadas
misturas para testes de trabalhabilidade com os co-produtos e resíduo de corte de rocha, assim
como são avaliados os equipamentos de mistura e prensagem.
É realizada uma seqüência de misturas experimentais com vistas à obtenção de traços com os
co-produtos, ativadores e pigmentos, que resultem na produção de tijolos com viabilidade
técnica, ambiental e econômica. Simultaneamente é desenvolvida uma caracterização
completa de co-produtos e materiais: ensaios físicos, de composição química e de
microestrutura.
O capítulo contém etapa exaustiva de avaliação de propriedades mecânicas e físicas de
amostras de tijolos prensados em que foram utilizados vários traços. Dessas avaliações
chegam-se aos traços com melhores resultados de resistência à compressão e de absorção de
água. Os tijolos produzidos com os traços selecionados são submetidos aos testes de
durabilidade, com avaliação dimensional e perda de massa, bem como das propriedades
físicas e mecânicas e de caracterização ambiental.
Os resultados das avaliações feitas neste capítulo são apresentados no Capítulo 4.
As etapas da metodologia compreenderam revisão de literatura, identificação e quantificação
dos co-produtos, seleção do(s) co-produto(s); amostragem; misturas preliminares;
caracterização dos co-produtos e materiais empregados; misturas experimentais para seleção
dos co-produtos, ativadores e pigmentos; produção de tijolos maciços prensados para seleção
de traços avaliados com base na NBR 8491/1984 da ABNT - Tijolo maciço de solo-cimento;
produção de tijolos para avaliação quanto à resistência à compressão, absorção de água,
caracterização ambiental e durabilidade por variação dimensional e variação de massa. As
etapas são apresentadas na Figura 3.1 e detalhadas na Figura 3.2.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 66
Figura 3.1: Fluxograma das etapas experimentais.
Identificação e quantificação
dos co-
p
rodutos
Seleção do(s) co-produto(s)
Caracterização dos materiais
Produção do tijolo
Avaliação de propriedades
Amostragem e misturas para
estudos
reliminares
Misturas experimentais
Revisão de literatura
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 67
Figura 3.2: Fluxograma do projeto experimental.
Observa-se no Quadro 3.1 os números de corpos-de-prova que foram ensaiados nas diversas
etapas do projeto experimental, atingindo ao final desta pesquisa quatrocentos e setenta e seis
corpos-de-prova.
Propriedades
Etapas
Resistência à
compressão
Absorção
Perda de
massa
Variação
dimensional
Avaliação
visual
Total
Misturas preliminares 37 13 50
Misturas experimentais
compreendendo:
Estudos de ativadores.
Avaliação de fração fina
Teor de ativador
Fração fina com ativador
Fração fina sem ativador
155 123 278
Pigmentação 60 60
Produção de tijolos 40 16 20 12 88
Quadro 3.1: Etapas e respectivo número de corpos de prova do projeto experimental.
Amostragem e
estocagem dos
co-produtos
Caracterização
física, química e
ambiental dos
co-produtos e
materiais
Seleção preliminar
dos co-produtos em
função das
características e do
int
e
r
esse
d
a
e
m
p
r
es
a
Misturas
experimentais
para seleção
dos traços
Produção de
tijolos, avaliação
de propriedades e
caracterização
ambiental
Avaliação técnica,
econômica e
ambiental
Misturas para
estudos
preliminares
Disponibilidade
Análise química
disponível
Características físicas
Adequação de
equipamentos
Facilidade de
mistura
Consistência, aparência
e cor do tijolo
Seleção do tipo e
teor de pigmento
Seleção do tipo e
teor de ativado
r
Seleção do tipo e
teor de co-produto
Procedimento
de amostragem
Durabilidade
Propriedades mecânica e física
Caracterização ambiental
dos ti
j
olos
Ensaios físicos,
químicos,
microestrutura e
caract. ambiental
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 68
3.2 MÉTODOS
3.2.1 Revisão de literatura
Foram realizadas consultas à base de dados, bibliotecas eletrônicas, anais de congressos,
periódicos, dissertações de Mestrado, Universidades e centros de pesquisa. Em buscas na
internet, foram usadas as palavras chaves reciclagem, tijolo prensado, resíduo siderúrgico,
adições minerais, reutilização de subprodutos industriais, escórias siderúrgicas, blocos, solo-
cimento, slag, waste, brick.
3.2.2 Identificação e quantificação dos co-produtos
Os materiais empregados neste estudo são co-produtos oriundos de empresa de siderurgia e da
indústria de beneficiamento de rochas ornamentais, situadas na região da Grande Vitória. Na
Figura 3.3 observa-se o fluxo desta etapa
1
.
Figura 3.3: Etapas do fluxo de identificação e quantificação dos co-produtos.
A seguir são relatados procedimentos de identificação e quantificação dos co-produtos que
resultam em um inventário. Este inventário é constituído inicialmente por informações gerais
dos co-produtos; levantamento da quantidade gerada; passivo ambiental na indústria geradora;
pré-caracterização química (dados da indústria geradora); custos ambientais relacionados com
o transporte, aluguel de área, molhagem, multas de agências de proteção ao meio ambiente,
entre outras. Estes dados foram obtidos de pesquisa documental e em visitas e entrevistas com
técnicos da siderúrgica.
1
Em todas as figuras deste capítulo relacionadas com o fluxo de cada uma das etapas, as entradas e saídas estão
a esquerda e a direita, respectivamente da caixa que representa a etapa em análise.
Seleção preliminar dos co-
produtos
Identificação e quantificação
dos co-
p
rodutos
Informações disponíveis
na siderúrgica
Co-produtos
pré-selecionados
Revisão de literatura
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 69
Em participação de reunião na empresa siderúrgica, foi apresentada uma exposição técnica do
processo produtivo do aço e da geração dos co-produtos, em seguida, visitados os setores de
produção e de disposição dos resíduos. Foram discutidas algumas características físicas e
químicas potenciais dos co-produtos a serem levadas em consideração para a seleção prévia.
Dessa discussão resultou uma primeira listagem de resíduos, constantes no Quadro 3.2, com
informações de origem, geração média, destino e classificação ambiental
Co-produtos gerados Origem
Geração
média (t/mês)
Destino
Classificação
NBR
10004/1987
Areia de fundição Fundição 20 000 CASP Classe II
Cal dolomítica fina Calcinação 720 Reciclagem sinterização Classe II
Cal calcítica fina Calcinação 2 700 Reciclagem sinterização Classe II
Pré-cal calcítica Calcinação 1 700 reutilização na sinterização Classe II
Calcáreo calcítico Calcinação Classe III
Pré-cal dolomítica fina Calcinação 520 reutilização na sinterização Classe II
Fino calcáreo calcítico Calcinação 2 900 reciclagem sinterização/ETB
Fino calcáreo dolomítico Calcinação 1 140 reutilização na sinterização
Dolomita fina Calcinação reutilização na sinterização Classe III
Escória de dry-pit (bruta) Alto-forno 435 CASP
Escória granulada Alto-forno 105 000 venda Classe II
Escória de cobre (peças) Jateamento 250 disposição temporária Classe II
Escória de aciaria (LD) Aciaria 250 doação/venda Classe II
Escória lixo (LX) Aciaria 250 doação Classe II
Escória res.benefic. gusa Limpeza carro
torpedo
250 CASP
Escória residual sucata Planta benef. 250 reutilização na sinterização/
briquetagem
Escória skimmer P. pát. escória 250 reutilização na aciaria Classe II
Escória aciaria fino Aciaria doação
Fino de escória de aciaria Canteiro 8 Material in natura
Lama de aciaria (fina) Aciaria 250 reutilização na sinterização Classe II
Lama de aciaria (grosa) Aciaria 250 reutilização na briquetagem Classe II
Lama de alto-forno Alto-forno 1 e 2 250 Venda/ CASP Classe II
Lama de ETB Est. trat. biol. 250 reutilização na sinterização Classe II
Lama da ETA (lodo) ETA 1 500 CASP
Lama apag. Úmido (CWQ) Coqueria reutilização na sinterização Classe III
Lama da bacia decantação
(Pátio de carvão)
Coqueria reutilização no pátio de carvão Classe II
Refratário (lança argônio) Aciaria 10 CASP Classe II
Lama limpeza decant. do
pátio de escória
Pátio de escória reutilização na sinterização
Lama da lavagem calcáreo Calcinação reutilização na sinterização
Pó desp. Stock House Alto-forno ETL
Pó balão alto-forno Alto-forno 2 100 reutilização na sinterização Classe II
Pó carbonoso Coqueria Coqueria 750 Venda Classe III
Pó desp. Dessulfuração Aciaria 580 reutilização na sinterização Classe II
Pó desp. Secund. sinter Sinterização reutilização na sinterização
Pó de carbureto Aciaria reutilização na sinterização
Res. Ind. sínter Sinterização 4 500 reutilização na sinterização
Refratário (fino e isolante) Aciaria CASP Classe II
Snorkel (sucata) Aciaria 6 reutilização na aciaria
Quadro 3.2: Origem, geração, destino e classificação dos co-produtos gerados na empresa.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 70
Em seguida, foi composto o Quadro 3.3 onde são listados os co-produtos que preliminarmente
apresentaram possibilidade de utilização no estudo, bem como informações sobre: tipo de co-
produto, setor de origem e geração mensal.
Co-produtos gerados Origem Geração média (t/mês)
Areia de fundição Fundição 20 000
Cal dolomítica fina Calcinação 720
Cal calcítica fina Calcinação 2 700
Pré-cal calcítica Calcinação 1 700
Calcáreo calcítico Calcinação -
Escória de dry-pit (bruta) Alto-forno 435
Escória de cobre Jateamento de peças 250
Escória lixo (LX) Aciaria 250
Escória residual sucata Planta benef. 250
Escória skimmer P. pát. escória 250
Escória aciaria fino Aciaria -
Fino de escória de aciaria in natura Canteiro 8 -
Lama da ETA (lodo) ETA 1 500
Lama de decantação (Planta Saporo) Planta beneficiamento 1 000
Pó desp. Dessulfuração Aciaria 580
Quadro 3.3: Origem e geração média dos co-produtos a serem selecionados preliminarmente.
3.2.3 Seleção preliminar do(s) co-produtos(s)
Os resíduos foram selecionados a partir da análise de viabilidade ambiental, viabilidade
econômica e viabilidade técnica, buscando-se a sua utilização na produção de tijolos
prensados. O fluxo desta etapa é mostrado na Figura 3.4.
Figura 3.4: Fluxo da seleção preliminar dos co-produtos
Os co-produtos apresentados foram submetidos a uma avaliação com base nas seguintes
características:
dados de geração e de estocagem;
Amostragem
Seleção preliminar dos co-
produtos
Geração mensal
Análise química
disponível
Características físicas
Co-produtos
selecionados
Identificação e quantificação
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 71
composição química fornecida pela empresa, com atenção à presença de compostos
deletérios e à existência de compostos potencialmente aglomerantes;
informações sobre a classificação ambiental, fornecida pela empresa;
análise visual para a observação de requisitos qualitativos como finura, granulometria,
cor e umidade;
interesse da empresa na reciclagem dos co-produtos gerados em função de quantidade
estocada, geração mensal ou da classificação ambiental.
A avaliação preliminar nos co-produtos buscou identificar características que pudessem ser
associadas às propriedades exigidas dos tijolos. Decorrente desta avaliação, restaram cinco
co-produtos que foram usados inicialmente no estudo. No Quadro 3.4 estão relacionados os
co-produtos pré-selecionados, os setores de origem e a geração mensal.
Co-produtos gerados Origem Geração média (t/mês) Estoque (t)
Cal calcítica fina Calcinação 2.700 -
Pré-cal calcítica Calcinação 1.700 -
Escória de dry-pit (bruta) Alto-forno 435 105.000
Lama da ETA (lodo) ETA 1.500 420
Lama de decantação (Planta Saporo) Planta beneficiamento 1.000 40.000
Escória de alto-forno Alto-forno 125.000 -
Quadro 3.4: Origem e geração média dos co-produtos siderúrgicos pré-selecionados.
Nos itens 3.2.4, 3.2.4.1, 3.2.4.2, 3.2.4.3, 3.2.4.4, 3.2.4.5, 3.2.4.6 são descritos os
procedimentos de amostragens, as origens e os quantitativos de geração ou de estocagem dos
co-produtos pré-selecionados e do resíduo de corte de rocha.
3.2.4 Amostragem dos co-produtos siderúrgicos
Inicialmente, foi elaborado um Procedimento de Amostragem, conforme o ANEXO 1 e de
acordo com a norma NBR 10007/1987 da ABNT, adequado às características desses co-
produtos. O Procedimento de Amostragem indica os critérios para a definição de número e
localização dos pontos de coleta, quantidade da amostra, equipamentos, procedimentos de
coleta, etiquetagem, acondicionamentos, transporte e estocagem das amostras.
Com base no Procedimento de Amostragem, foram realizadas duas coletas, na empresa, em
seus locais de geração e estocagem. . O fluxograma da amostragem encontra-se na Figura 3.5.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 72
Figura 3.5: Fluxo das etapas de amostragem.
Na primeira coleta foram obtidas amostras em quantidades reduzidas, suficientes para realizar
as avaliações qualitativas dos co-produtos com vistas a: homogeneização dos materiais,
consistência de mistura e adequação de equipamentos de mistura e prensagem. Foram
coletadas amostras dos co-produtos escória dry-pit, lama da decantação, pré-cal calcítica, cal
calcítica fina e lama da ETA. As quantidades das amostras são apresentadas no Quadro 3.5.
Co-produto Quantidade
Escória dry-pit 185,30 kg
Lama de decantação (Planta Saporo) 90,10 kg
Cal calcítica fina 121,20 kg
Pré-cal calcítica 68,30 kg
Lama da ETA 75 l
Quadro 3.5: Quantidade de co-produtos amostrados.
3.2.4.1. Escória dry-pit.
A escória de alto-forno é gerada nos altos-fornos 1 e 2 da empresa, durante a produção de
ferro gusa. As escórias se formam pela fusão de impurezas do minério de ferro, juntamente
com a adição de fundentes, calcário e dolomita, e as cinzas do coque. Por sua insolubilidade e
menor densidade, a escória sobrenadante no ferro gusa é conduzida por canais até o local de
resfriamento.
A escória em estado líquido, ao ser despejada em pátios para resfriamento ao ar, recebe o
nome de escória de alto-forno bruta. Depois de resfriada à temperatura ambiente, a escória
bruta é estocada em pátio ao ar livre para armazenamento na siderúrgica e recebe a
denominação de escória dry-pit. Nesta pesquisa este material foi obtido por britagem e
peneiramento, sendo utilizado com dimensão máxima de 4,8 mm.
Amostragem
Seleção preliminar dos co-
produtos
Amostras de co-
produtos e materiais
selecionados
Procedimento de
amostragem
Misturas para estudos
p
reliminares
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 73
3.2.4.1.1. Condições de estocagem na usina
a) Forma e local – A escória dry-pit encontrava-se depositada na forma de um grande
monte em pátio não pavimentado e ao ar livre, na CASP – Central de Armazenamento
de Subprodutos, conforme Figura 3.6a e Figura 3.6b, observar pessoas no detalhe;
b) Origem – A escória dry-pit, é proveniente de escória resfriada à temperatura ambiente
de diversos períodos de parada do alto-forno, e conseqüentemente de idades e
características diferentes, sendo depositada por caminhões até a formação do monte,
não havendo registro destas gerações e de seus depósitos. Para facilitar o acesso de
caminhões para o descarregamento sobre o monte, foi despejada escória granulada de
alto-forno. Observar detalhe circulado em vermelho na Figura 3.6 que representa
altura de técnico para ordem de grandeza do monte. A rampa de acesso ao monte é
mostrada na Figura 3.7a
(a)
(b)
Figura 3.6: (a) Monte de escória dry-pit; (b) Topo do monte de dry-pit.
(a)
(b)
Figura 3.7: (a) Rampa de acesso ao topo do monte de dry-pit; (b) Estratificação do monte de dry-pit.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 74
c) Geração média – somente ocorre geração em caso de emergência ou manutenção do
granulador;
d) Quantidade estocada – 105.000 toneladas;
e) Aspectos físicos – O material estocado apresentava heterogeneidade caracterizada por
extratos de cor cinza em vários matizes, aspecto seco e compacto conformando um
maciço, conforme Figura 3.7b. Sua superfície era formada de materiais de
granulometria variando de pedregulho a areia.
3.2.4.1.2. Procedimento de coleta da amostra
a) Local – As amostras foram coletadas no topo, na rampa de acesso e ao redor do monte
(até a altura alcançável), em pontos distribuídos aproximadamente eqüidistantes em
toda a superfície;
b) Profundidade do ponto de coleta – Devido ao estado de petrificação do monte, as
coletas foram realizadas somente na superfície, conforme previsto no procedimento;
c) Granulometria do material – Foram coletadas amostras de granulometrias variadas,
predominantemente com diâmetro menor que 9,5 mm;
d) Ferramentas utilizadas – Devido ao estado de petrificação do monte, foi necessário o
uso de enxada, principalmente no topo, para desagregar o material e então retirá-lo
com a concha, conforme Figura 3.8. As amostras foram colocadas em balde e,
posteriormente, transferidas para os sacos;
e) Volume coletado – De cada ponto foram retiradas 3 conchas, com volume aproximado
de 1 1/3 litro cada. Foram obtidos 7 sacos com amostras, totalizando 128,8 litros.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 75
Figura 3.8: Retirada de amostra utilizando concha.
3.2.4.1.3. Acondicionamento e transporte da amostra
a) Acondicionamento – As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, os quais
foram fechados, para manter a integridade da amostra;
b) Etiquetagem – Os sacos foram etiquetados, contendo as seguintes informações: nome
da amostra, data, hora, número, local, destino, identificação do ponto de coleta e
observações;
c) c) Transporte – Os sacos contendo as amostras foram transportados no mesmo dia,
numa caminhonete da CST, até o Laboratório de Ensaio de Materiais de Construção
Civil da UFES - LEMAC.
3.2.4.1.4. Estocagem da amostra na UFES
a) Local – Os sacos foram dispostos sobre uma base de madeira no piso do Laboratório
de Ensaio de Materiais de Construção Civil (LEMAC) da UFES, conforme Figura 3.9;
b) Massa – As massas de cada saco foram: 24,2; 32,5; 25,0; 37,4; 26,5; 28,5; 11,2 kg;
totalizando 185,30 kg;
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 76
Figura 3.9: Estocagem das amostras no Lemac.
3.2.4.2. Lama da ETA
A lama da ETA é proveniente da estação de tratamento de água da empresa, que utiliza
processo convencional de tratamento e coagulação por sulfato de alumínio. A lama da ETA é
originada da decantação de partículas arrastadas durante a captação da água do rio, acrescida
de outras impurezas oriundas do seu processo de tratamento. Depois de gerada, a lama é
disposta em lagoa de decantação para desidratação.
3.2.4.2.1. Condições de estocagem na usina
a) Forma e local – A lama da Estação de Tratamento de Água (ETA) encontrava-se
depositada em uma lagoa para secagem, conforme Figura 3.10a;
b) Origem – A lama de ETA é originada da decantação de partículas, arrastadas durante a
captação da água do rio, acrescido de outras impurezas oriundas do seu processo de
tratamento;
c) Geração média – 18.000 toneladas por ano;
d) Quantidade estocada – No dia da amostragem a lama no tanque ocupava uma área de
20x30m com profundidade de 0,6m aproximadamente;
e) Aspectos físicos – O material estocado apresentava duas camadas distintas:
superficialmente seco em torrões e de coloração argilosa, e após 10cm de
profundidade apresentava-se úmido, com aspecto lodoso e coloração cinza
esverdeado, conforme Figura 3.10b.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 77
(a)
(b)
Figura 3.10: (a) Lagoa de secagem da lama de ETA; (b) Heterogeneidade da lama de ETA.
3.2.4.2.2. Procedimento de coleta da amostra
a) Local – A lama de ETA foi coletada diretamente na lagoa, conforme Figura 3.11a,
sendo feita várias coletas nas proximidades das margens da lagoa;
b) Profundidade – As amostras foram coletadas até a profundidade máxima de 50 cm,
retirando-se material das duas camadas;
c) Granulometria – Na primeira camada a amostra apresentava-se em torrões de
aproximadamente 15 cm de diâmetro. Na segunda camada a granulometria
apresentava-se inferior a 0,075mm;
d) Ferramentas – Para retirada de amostras foram utilizadas uma pá, conforme Figura
3.11a, e cavadeira para a retirada de amostras mais profundas, conforme Figura 3.11b;
e) Volume coletado – Obteve-se um total de 5 sacos com volume médio de 15 litros.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 78
(a) (b)
Figura 3.11: (a) Coleta da lama de ETA utilizando pá; (b) Coleta da lama de ETA utilizando cavadeira.
3.2.4.2.3. Acondicionamento e transporte da amostra
a) Acondicionamento – As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, os quais
foram fechados, para manter a integridade da amostra;
b) Etiquetagem – Os sacos foram etiquetados, contendo as seguintes informações: co-
produto, data, hora, número da amostra, origem, destino, descrição do local de coleta e
observações;
c) Transporte – As amostras foram transportados, no mesmo dia, até o Laboratório de
Ensaio de Materiais de Construção Civil da UFES – LEMAC.
3.2.4.2.4. Estocagem da amostra
a) Local – Os sacos foram despejados em uma bombona de 80 litros que foi estocada no
Laboratório de Ensaio de Materiais de Construção Civil (LEMAC) da UFES;
b) Volume – O volume total obtido das amostras foi de aproximadamente 75 litros.
3.2.4.3. Lama de decantação
A lama é proveniente da lagoa de decantação da água de lavagem de escórias durante a
separação magnética na planta de beneficiamento Saporo. O monte estocado foi formado por
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 79
diversos descarregamentos da lama que foi retirada com pá carregadeira da lagoa de
decantação.
O material estocado apresentava cor cinza escura, granulometria fina, menor que 0,075 mm,
consistência pastosa, coesa, e aspecto úmido que aumentava com a profundidade. O monte de
lama de decantação apresentava aparente homogeneidade.
3.2.4.3.1. Condições de estocagem na usina
a) Forma e local – A lama de decantação encontrava-se depositada formando um monte,
em pátio não pavimentado ao ar livre, localizado na planta de beneficiamento Saporo,
conforme Figura 3.12a e Figura 3.12b;
b) Origem – Planta de beneficiamento Saporo, conforme Figura 3.12b. O material
provém da lagoa de decantação das águas de lavagem de diferentes escórias. Na
Figura 3.13a e Figura 3.13b é possível observar a estratificação no corte de uma lagoa
de decantação desativada.
(a)
(b)
Figura 3.12: (a) Monte da Lama de decantação; (b) Planta de separação do metálico.
(a)
(b)
Figura 3.13: (a) Estratificação na lagoa de decantação; (b) Camadas estratificadas.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 80
c) Geração média – 12.000 t por ano;
d) Quantidade estocada – 40.000 t.;
e) Aspectos físicos – O material apresentava cor cinza escura, granulometria fina,
consistência pastosa coesa e aspecto úmido. A umidade parecia aumentar com a
profundidade alcançada na coleta do material. O monte da lama de decantação
apresentava aparente homogeneidade devido à forma como foi construído.
3.2.4.3.2. Procedimento de coleta da amostra
a) Local – As amostras foram coletadas no topo e ao redor do monte. Procurou-se retirar
amostras em pontos eqüidistantes em todo o monte;
b) Profundidade do ponto de coleta – As coletas foram realizadas na superfície do monte,
conforme Figura 3.14a e Figura 3.14b e à profundidade máxima de 1,8 m, devido à
limitação do comprimento do amostrador, conforme Figura 3.14c;
c) Granulometria do material – A amostra apresenta granulometria fina com material de
diâmetro inferior a 0,075 mm;
d) Ferramentas utilizadas – Foram utilizadas conchas e pá de bico para retirada de
amostras mais superficiais e trado para coleta em maior profundidade;
(a)
(b)
(c)
Figura 3.14: (a) Retirada de amostra utilizando pá; (b) Retirada de amostra; (c) Trado com amostra.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 81
e) Volume coletado – De cada ponto foram retiradas 3 conchas, com volume aproximado
de 1 litro cada. Na utilização do trado, o volume de amostra coletado foi inferior ao
volume coletado com a concha. Foram coletados 4 sacos, totalizando 81,9 litros.
3.2.4.3.3. Acondicionamento e transporte da amostra
a) Acondicionamento – As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos que foram
fechados, para manter a integridade da amostra;
b) Etiquetagem – Os sacos foram etiquetados, contendo as seguintes informações: nome
da amostra, data, hora, número, local, destino, identificação do ponto de coleta e
observações;
c) Transporte – Os sacos contendo as amostras foram transportados no mesmo dia, até o
Laboratório de Ensaio de Materiais de Construção da UFES - LEMAC.
3.2.4.3.4. Estocagem da amostra
a) Local – Os sacos foram dispostos sobre uma base de madeira no piso do Laboratório
de Ensaio de Materiais de Construção da UFES;
b) Massa – As massas de cada saco foram: 25,0 kg; 17,0 kg; 22,7 kg; 25,4 kg; totalizando
90,10kg.
3.2.4.3.5. Observações gerais
Realizou-se amostragem em uma pilha de lama de decantação estocada em pátio ao ar livre,
na Central interna de armazenamento de resíduos e co-produtos - CASP, com idade
aproximada de quatro anos. Coletou-se um saco com amostra de diversos pontos dessa pilha,
com massa igual a 34,4 kg - após pesagem no LEMAC. Esta amostra apresentava-se bem
seca, devido ao tempo de exposição ao ar livre.
Outra amostragem foi realizada no material, de disposição recente, na lagoa de decantação,
obtendo-se um saco com massa igual a 22,7 kg. Esta amostra apresentava maior umidade.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 82
3.2.4.4. Cal calcítica fina
A cal calcítica fina é originada do processo de calcinação em unidade própria da empresa. A
amostra apresentava-se homogênea. O material estocado estava disposto sob forma de grãos
lamelares com dimensão máxima de 6 mm, de cor branca e aspecto seco e solto.
3.2.4.4.1. Condições de estocagem na usina
a) Forma e local – A cal calcítica fina encontrava-se depositada no silo 1, na calcinação,
conforme Figura 3.15a;
b) Origem – Unidade de calcinação;
c) Geração média – 32.400 t por ano;
d) Quantidade estocada – No dia da amostragem, o material ocupava 20% da capacidade
do silo para 310 t, correspondendo então a 62 t. A estocagem é temporária, pois o
resíduo gerado é reutilizado na sinterização.
(a) (b)
Figura 3.15: (a) Silo contendo cal calcítica fina; (b) Descarregamento na pá carregadeira.
3.2.4.4.2. Procedimento de coleta da amostra
a) Local – A cal calcítica fina foi descarregada do silo diretamente numa pá carregadeira,
sendo feitas duas descargas, Figura 3.15b;
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 83
b) Profundidade – As amostras foram coletadas em diversas profundidades dentro da pá
carregadeira, retirando-se em pontos eqüidistantes em toda a área da caçamba,
conforme Figura 3.16a e Figura 3.16b;
c) Granulometria – O material apresenta forma de grão lamelar com dimensão máxima
de 6mm;
d) Ferramentas – Foram utilizadas conchas para retirada de amostras mais superficiais, e
amostrador para a retirada de amostras em profundidade;
e) Volume coletado – De cada ponto foram retiradas 3 conchas ou amostradores, com
volume aproximado de 1 litro cada. Obteve-se um total de 4 sacos com volume
aproximado de 30 litros.
(a)
(b)
Figura 3.16: (a) Coleta da cal calcítica fina utilizando o amostrador; (b) Coleta da cal calcítica fina
utilizando concha.
3.2.4.4.3. Acondicionamento e transporte da amostra
a) Acondicionamento – As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, os quais
foram fechados, após a eliminação do ar em seu interior, para manter a integridade da
amostra;
b) Etiquetagem – Os sacos foram etiquetados, contendo as seguintes informações: nome
da amostra, data, hora, número, local, destino, identificação do ponto de coleta e
observações;
c) Transporte – Os sacos contendo as amostras foram transportados, no mesmo dia, até o
Laboratório de Ensaio de Materiais de Construção da UFES – LEMAC.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 84
3.2.4.4.4. Estocagem da amostra
a) Local – Os sacos foram dispostos sob bancada do LEMAC;
b) Massa – As massas de cada saco foram: 30,4 kg; 30,8 kg; 31,2 kg; e 28,8 kg;
totalizando 121,20 kg.
3.2.4.5. Pré-cal calcítica
Também a pré-cal calcítica é gerada no processo de calcinação na própria empresa. O material
apresenta forma pulverulenta com granulometria inferior a 1mm, cor cinza clara, aspecto seco
e solto.
3.2.4.5.1. Condições de estocagem na usina
a) Forma e local – A pré-cal calcítica encontrava-se depositada no silo 6 da calcinação,
conforme Figura 3.17a;
b) Origem – É de origem do processo da calcinação em unidade própria da empresa. A
amostra apresentava-se homogênea;
c) Geração média – 20.400 t por ano;
d) Quantidade estocada – No dia da amostragem a amostra ocupava somente 39,6% da
capacidade do silo de 100 t, correspondendo a 39,6 t. A estocagem é temporária - o
resíduo gerado é reutilizado na sinterização;
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 85
(a)
(b)
Figura 3.17: (a) Silo de pré-cal calcítica; (b) Descarregamento da pré-cal calcítica na pá carregadeira.
e) Aspectos físicos – O material tem forma pulverulenta.
3.2.4.5.2. Procedimento de coleta da amostra
a) Local – A pré-cal calcítica foi descarregada do silo diretamente numa pá-carregadeira,
sendo feita apenas uma descarga, conforme Figura 3.17b;
b) Profundidade – As amostras foram coletadas em diversas profundidades dentro da pá-
carregadeira. Retiraram-se amostras em pontos eqüidistantes em toda a caçamba;
c) Ferramentas – Foram utilizadas conchas para retirada de amostras mais superficiais, e
amostrador para a retirada de amostras em profundidade, conforme Figura 3.18;
d) Volume coletado – De cada ponto foram retiradas 3 conchas ou amostradores, com
volume aproximado de 3 litros cada concha. Obteve-se um total de 2 sacos com
volume médio de 30 litros.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 86
Figura 3.18: Coleta da pré-cal calcítica utilizando concha e amostrador.
3.2.4.5.3. Acondicionamento e transporte da amostra
a) Acondicionamento – As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, os quais
foram fechados, para manter a integridade da amostra;
b) Etiquetagem – Os sacos foram etiquetados, contendo as seguintes informações: co-
produto, data, hora, número da amostra, origem, destino, descrição do local de coleta e
observações;
c) Transporte – As amostras foram transportadas, no mesmo dia, até o Laboratório de
Ensaio de Materiais de Construção da UFES – LEMAC, conforme Figura 3.19a.
3.2.4.5.4. Estocagem da amostra
a) Local – Os sacos foram dispostos sob uma bancada do LEMAC, conforme Figura
3.19b;
b) Massa – As massas de cada saco foram: 31,1 kg e 37,2 kg, totalizando 68,30 kg.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 87
(a)
(b)
Figura 3.19: (a) Transporte das amostras de cal-calcítica; (b) Armazenagem das amostras de cal-calcítica
e pré-cal calcítica no LEMAC.
A amostragem dos co-produtos foi realizada em quantidade suficiente para o estudo das
misturas preliminares.
A segunda etapa de amostragem teve como objetivo coletar e enviar amostras representativas
à UFES, e em quantidade suficiente para a caracterização, realização das misturas
experimentais e produção de tijolos, conforme convênio firmado entre
CST/FINEP/UFES/FEST.
Foram realizadas pela equipe da CST as coletas da escória dry-pit, lama de decantação e pré-
cal calcítica, seu respectivo beneficiamento para constituição das amostras e transporte para o
Laboratório de Ensaios de Materiais de Construção – LEMAC. Estas coletas são detalhadas a
seguir.
3.2.4.6. Amostragem da Escória Dry-pit
A coleta da escória dry-pit foi realizada em seu local de estocagem, na CASP – Central
interna de armazenamento de resíduos e co-produtos. As amostras foram retiradas com o
auxílio de uma pá carregadeira, tendo sido retirado um volume total aproximado de 12 m
3
. Na
Figura 3.20a, apresenta-se o equipamento utilizado para a retirada de amostras. Na Figura
3.20b observam-se os pontos de coleta das amostras no monte de escória dry-pit.
A granulometria da escória coletada variava de 0 a 200mm, sendo, portanto, imprescindível
seu beneficiamento para adequação à faixa granulométrica necessária ao estudo.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 88
(a)
(b)
Figura 3.20: (a) Equipamento utilizado na coleta da escória dry-pit; (b) Pontos de coleta.
A escória dry-pit ao ser coletada era depositada em um caminhão basculante e transportada
para o Canteiro 8, onde permaneceu estocada por 4 dias até seu beneficiamento.
Na planta de beneficiamento do Canteiro 8, vide Figura 3.21, a escória dry-pit passou por
britagem e peneiramento, para obtenção da faixa granulométrica de 0 a 19 mm, menor faixa
granulométrica do peneirador.
Figura 3.21: Planta de beneficiamento do canteiro 8
Após o beneficiamento, a escória dry-pit foi acondicionada em bags identificados e estocada
no Canteiro 8 (Figura 3.22a). Na Figura 3.22b, tem-se o transporte dos bags até o Laboratório
de Sinterização. Cada bag acondicionava aproximadamente 1 t.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 89
(a)
(b)
Figura 3.22: (a)Estocagem da escória dry-pit no canteiro 8; (b) Transporte dos bags para o Laboratório de
Sinterização.
Os bags foram descarregados do caminhão no Laboratório de Sinterização com o auxílio de
uma ponte rolante. A escória dry-pit foi transferida dos bags para o peneirador com o auxílio
de balde e pá, conforme Figura 3.23. Com o peneiramento (Figura 3.24a), obteve-se a escória
em duas faixas granulométricas, sendo de interesse para os estudos a faixa de 0 a 5mm. A
faixa de 5 mm a 10 mm foi armazenada para outras pesquisas.
As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos (Figura 3.24b), que foram guardados
em bags identificados. Os bags contendo as amostras foram transportados no mesmo dia para
o Laboratório de Ensaio de Materiais de Construção da UFES.
Figura 3.23: Retirada da escória dry-pit dos bags.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 90
(a)
(b)
Figura 3.24: (a) Peneiramento da escória dry-pit; (b) Acondicionamento da escória dry-pit após
peneiramento.
3.2.4.7. Amostragem da lama de decantação
A coleta da lama de decantação da planta Saporo foi realizada em seu local de estocagem, na
CASP – Central de Armazenamento de Subprodutos. As amostras foram retiradas com o
auxílio de uma pá carregadeira, conforme Figura 3.25a, e depositadas diretamente no piso não
pavimentado, ao lado da pilha. Ao descarregar o material coletado, a pá carregadeira
espalhava o material passando sobre o mesmo para destorroá-lo (Figura 3.25a). Foram
coletados aproximadamente 3 m
3
, retirando-se o material superficial, mais seco, ao redor da
pilha.
Após o destorroamento, foi feito um peneiramento manual, resultando na faixa
granulométrica de 0 a 3mm. Este co-produto foi acondicionado em 3 bags e estocado sobre
paletes, conforme apresentado Figura 3.25b.
(a)
(b)
Figura 3.25: (a) Destorroamento da lama de decantação; (b) Estocagem da lama de decantação.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 91
3.2.4.8. Amostragem da Pré-Cal Calcítica
A amostragem da pré-cal calcítica foi realizada em seu local de estocagem, no silo 6 da
Calcinação, vide Figura 3.26a. Para a realização da coleta, a pré-cal calcítica foi descarregada
diretamente numa pá carregadeira. As amostras foram retiradas com o auxílio de uma pá e
acondicionadas diretamente em sacolas plásticas e identificadas (Figura 3.26b).
(a)
(b)
Figura 3.26: (a) Silo de estocagem; (b) Descarregamento e amostragem da pré-cal calcítica.
3.2.4.9. Escória granulada de alto-forno
Esta escória é gerada no alto-forno, sendo submetida a um processo de resfriamento brusco
com jatos de água sob pressão, formando grãos, que se apresentam vítreos como resultado de
uma solidificação instantânea. Atualmente, toda a escória de alto-forno gerada na usina
siderúrgica pesquisada é granulada e vendida para cimenteiras para fabricação dos cimentos
Portland composto CP II E-32 e Portland de alto-forno CP III-32.
Este material tem uma granulometria similar a uma areia. Foi fornecido pela empresa em
volume aproximado de 4 m
3
e estocado em baia, ao tempo, para armazenamento temporário.
Em seguida, foi objeto de amostragem, conforme NBR 7216/1987 - Amostragem de
agregados - em vários pontos do depósito O material foi transportado para o Laboratório de
Ensaios em Materiais de Construção(LEMAC), estendido sobre o piso e seco ao ar, sendo, em
seguida, armazenado em baia interna do laboratório.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 92
3.2.4.10. Escória granulada de alto-forno moída.
A partir da etapa de misturas para estudos preliminares foi utilizada a escória de alto-forno
moída. Este co-produto é de mesma natureza que a escória granulada de alto-forno, citada
anteriormente, mas que passou por processo de moagem na planta de uma fábrica de cimento.
A escória moída foi enviada pela cimenteira em um bag contendo 800 kg, ao LEMAC, onde
passou por amostragem, conforme NBR 5741/1993 da ABNT – Extração e Preparação de
Amostras de Cimentos.
3.2.4.11. Resíduo de corte de rocha
2
.
Este resíduo é proveniente das indústrias de beneficiamento de rochas ornamentais durante o
processo de corte dos blocos nos teares, causando grande impacto ambiental. É uma lama
constituída de água, cal, fragmentos de rocha, resíduos metálicos da granalha e do desgaste
das lâminas. O seu emprego possibilita maior integração entre indústrias da região que geram
estes co-produtos.
Os co-produtos, em função de suas características, foram homogeneizados e quarteados,
compondo quantidades suficientes para as utilizações específicas.
3.2.5 Homogeneização e quarteamento.
As etapas de homogeneização e quarteamento das amostras foram realizadas no Laboratório
de Ensaio de Materiais de Construção da UFES – LEMAC. Para todos os resíduos coletados
seguiu-se o procedimento descrito a seguir.
Os sacos contendo as amostras foram despejados sobre lona, conforme Figura 3.27a, em
superfície plana, limpa e dura, na qual realizou-se a mistura bem feita das amostras parciais,
revirando-o totalmente, no mínimo 3 vezes, obtendo-se um material o mais homogêneo
possível. Na Figura 3.27b apresenta-se a realização de homogeneização de amostras da
escória dry-pit.
2
O resíduo de corte de rocha foi amostrado em pesquisas anteriores realizadas no Laboratório de Ensaios de
Materiais de Construção (LEMAC), sendo, neste programa experimental apenas quarteados e homogeneizados.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 93
(a)
(b)
Figura 3.27: Amostra sobre lona; (b) Homogeneização da amostra da escória dry-pit
Após a homogeneização da amostra foi realizado o quarteamento, com o objetivo de redução
da amostra de campo em amostras de 1/8 do volume inicial e em quantidade suficiente para as
análises específicas. O quarteamento foi realizado através da disposição de todo o material
numa superfície plana, limpa e dura, formando-se um tronco de cone que é dividido em 4
partes, conforme Figura 3.28a, sendo que duas partes opostas diagonalmente foram tomadas
como amostra, e as outras duas foram descartadas, conforme a Figura 3.28b.
(a)
(b)
Figura 3.28: (a) Quarteamento da amostra; (b) Retirada das partes opostas quarteadas da amostra.
Após a homogeneização e o quarteamento, as amostras foram armazenadas em sacos plásticos
e etiquetadas, para a posterior utilização nos ensaios.
Amostras de escória dry-pit e pré-cal calcítica, foram homogeneizada pelo seguinte
procedimento: foram escolhidos ao acaso e separados 4 sacos de cada bag, retirando-se,
com auxílio de conchas, aproximadamente 5 kg de cada saco. Então, despejou-se o
material em chão limpo e procedeu-se à homogeneização com o auxílio de enxada e pá, e
posterior quarteamento, com o auxílio de um quarteador, conforme Figura 3.29, até a
obtenção das quantidades necessárias para a realização dos ensaios.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 94
Figura 3.29: Quarteador de amostras.
Todos os co-produtos siderúrgicos, após secos ao ar, destorroados quando necessários,
tiveram processo de homogeneização e redução de amostra para ensaios de caracterização,
com base na NBR 9941 – Redução e preparação de amostra de campo de agregados para
ensaios de laboratório – Procedimento.
3.2.6 Misturas para estudos preliminares.
Os co-produtos amostrados, descritos no item 3.2.4, e o co-produto escória granulada de alto-
forno moída foram utilizados nas misturas para os estudos preliminares, conforme Figura
3.30.
Figura 3.30: Fluxo das misturas preliminares.
Misturas preliminares
Amostras de co-produtos e
materiais selecionados
Definição de
equipamento e co-
produtos
Tipos de co-produtos
Equipamentos de
mistura
Volume de material e
energia de prensagem
Métodos de caracterização
dos co-produtos e
materiais
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 95
No Quadro 3.6, apresentam-se os fatores e as variáveis adotados na etapa de misturas
preliminares.
Fatores Variáveis de controle
Tipo do co-produto siderúrgico
Teor do co-produto siderúrgico
Equipamento
Traços
Consistência
Aparência/ cor
Facilidade de mistura
Resistência à compressão (7 dias)
Absorção de água
Quadro 3.6: Fatores e variáveis adotados nas misturas preliminares
As misturas para os estudos preliminares foram desenvolvidas com base na metodologia da
produção de tijolos do tipo solo-cimento, descrita a seguir.
Como na produção dos tijolos do tipo solo-cimento este estudo buscou elaborar uma mistura
com os co-produtos e resíduos que apresentassem as características adequadas à prensagem. A
granulometria dos co-produtos foi compensada com maiores teores de finos e variações na
quantidade de água de modo à obtenção de plasticidade e coesão da mistura.
O aglomerante empregado inicialmente foi constituído de escória granulada de alto-forno
moída em combinação com outros co-produtos, como a pré-cal calcítica e a cal calcítica fina,
ambos com presumido potencial de ativação.
Os teores de aglomerante em relação à massa total seca dos constituintes nas misturas com
emprego de cimento e solo argiloso são recomendados na faixa de 6 % a 12 %. Com base
nestas informações os co-produtos foram proporcionados e avaliados em misturas para
estudos preliminares.
Os tijolos prensados, em função da sua forma de produção, têm normalmente a forma de
paralelepípedo com dimensões estabelecidas na NBR 8491/1984 e constantes do Quadro 3.7.
Denominação Comprimento (cm) Largura (cm) Altura (cm)
Tipo I 20 9,5 5
Tipo II 23 11 5
Quadro 3.7: Tipos e dimensões nominais dos tijolos prensados de solo-cimento (ABNT, 1984).
A NBR 8491/1984 estabelece que no caso de execução de reentrâncias no tijolo, estas devem
situar-se a no mínimo 2,5 cm a partir das arestas paralelas e terem profundidade de 1,3 cm.
Na Figura 3.31 têm-se as formas mais comuns para os tijolos maciços.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 96
a)
b)
Figura 3.31: Tijolo maciço: (a) Forma de paralelepípedo; (b)Forma de paralelepípedo com reentrância.
Os aspectos estéticos, nos testes de prensagem, eram observados com variações nas
proporções dos co-produtos e teores de umidades visando maiores compactações,
apresentando no tijolo superfícies planas com arestas vivas.
As propriedades de resistência à compressão e de absorção de água foram os parâmetros
balizadores para a melhoria dos proporcionamentos objetivando a seleção dos traços e o
prosseguimento de outras avaliações.
Nas misturas preliminares foram avaliados os equipamentos, prensa e misturadores, que
foram adequados à produção inicial. Os critérios para avaliação dos tijolos, nestas misturas
preliminares, foram os atendimentos às características desejadas de consistência, aparência,
cor, facilidade de mistura, resistência à compressão e absorção de água.
Neste experimento inicial foram produzidos 9 traços, T-1 a T-9, com moldagem de 35 corpos-
de-prova para avaliação da resistência à compressão e 9 corpos-de-prova para avaliação da
absorção. Os objetivos das misturas preliminares encontram-se no Quadro 3.8 e os traços
unitários no Quadro 3.9. Os resultados destas avaliações encontram-se no item 4.2.1.
Traço Objetivo
T-1, T-2 Testes preliminares de um misturador e da prensa.
T-3, T-4 Teste dos co-produtos pré-selecionados (escória moída, pré-cal calcítica, lama de
decantação da planta Saporo seca e escória dry-pit) para baixar o consumo do aglomerante.
T-5 Avaliação do misturador tipo batedeira em mistura com o co-produto lama de decantação da
planta Saporo, na condição úmida, e o co-produto cal calcítica fina como ativador.
T-6 Teste do misturador tipo betoneira de eixo vertical com os co-produtos escória moída, pré-
cal calcítica, lama de decantação da planta Saporo seca, lama de decantação da planta
Saporo úmida e Escória dry-pit.
T-7, T-8 Melhoria da homogeneização dos co-produtos lama de decantação de planta Saporo úmida e
lama da ETA na forma original como foram coletados utilizando um misturador de eixo
horizontal.
T-9 Aumentar o percentual de escória moída, utilizando como agregados, a lama de decantação
da planta Saporo seca e a escória dry-pit; avaliar o misturador de eixo horizontal com carga
plena, e reduzir a absorção de água.
Quadro 3.8: Objetivos das misturas preliminares.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 97
Traço materiais secos (massa)
Aglomerante Agregados
L. decantação
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Cal calcítica
fina
seca úmida
Lama
da ETA
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-1 0,50 0,50 1,18 - - 2,26 23,87 3,44
T-2 0,50 0,50 1,08 - - 3,07 22,14 4,15
T-3 0,50 0,50 3,34 - - 8,66 20,46 12
T-4 0,50 0,50 4,20 - - 9,80 20,73 14
T-5 0,50 - 0,50 - 3,60 - 8,40 32,69 12
T-6 0,50 0,50 1,08 2,52 - 8,40 30,15 12
T-7 0,50 0,50 - 3,59 - 6,04 19,29 9,63
T-8 0,50 0,50 - 5,75 0,55 9,57 27,50 15,87
T-9 0,50 0,50 2,50 - - 7,50 22,51 10,00
Quadro 3.9: Traços para testes preliminares de equipamentos e co-produtos (em massa).
H (%) – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
3.2.7 Métodos de caracterização dos co-produtos siderúrgicos, do resíduo de corte
de rocha e dos materiais
Na Figura 3.32 tem-se o fluxo para os métodos utilizados.
Figura 3.32: Fluxo dos métodos
Nos itens 3.2.7.1 e 3.2.7.2 são apresentadas, respectivamente, a caracterização física, química,
de microestrutura e ambiental dos co-produtos. A caracterização física do resíduo de corte de
rocha é apresentada no item 3.2.7.3, enquanto a caracterização dos outros materiais utilizados,
no item 3.2.7.4.
3.2.7.1. Caracterização física, química e de microestrutura dos co-produtos siderúrgicos
A caracterização dos co-produtos foi realizada priorizando-se aqueles que tinham emprego
garantido, como a escória granulada de alto-forno moída e escória dry-pit, co-produtos de
origem conhecida e de resultados promissores. Estes co-produtos tiveram uma caracterização
Métodos de caracterização
dos co-
p
rodutos
Misturas para estudos
preliminares
Caracterização física,
química e ambiental dos
co-produtos e materiais
Procedimentos de
ensaios
Misturas experimentais
para seleção dos traços
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 98
ampla e mais rapidamente solicitada e realizada. Os demais tinham suas caracterizações
realizadas à medida que eram observados os resultados em determinadas propriedades.
A apresentação da caracterização dos co-produtos foi dividida em ensaios físicos, ensaios
químicos, análise da microestrutura dos co-produtos e ensaios de caracterização ambiental. Os
resultados encontram-se no item 3.3 deste capítulo.
Em todas as determinações físicas, os co-produtos foram objeto de amostragem
representativa, homogeneização e redução para obtenção de quantidade necessária para os
respectivos ensaios. Para as análises químicas e de microestrutura, além da formação da
amostra, conforme item 3.2.4, houve a necessidade de moagem em moinho de anéis,
atendendo às recomendações dos laboratórios parceiros na realização destes ensaios. Na
apresentação dos resultados destas análises estão alguns comentários sobre as amostras. Os
laboratórios parceiros, assim como os ensaios realizados em cada um, são listados no Quadro
3.10 e neste estão indicados os co-produtos siderúrgicos utilizados no projeto experimental
com os respectivos ensaios realizados.
Local Tipo e método de ensaio
Escória
granu-
lada
Escóri
a
moída
Escória
dry-pit
Lama
de
decanta
-ção
Cal
Cal-
cítica
Fina
Pré
Cal
Calcí
tica
Lama
da
ETA
Finura na #325-NBR 9202/1985
Superficie específica Blaine- NBR
NM 76/1998
Finura na #200- NBR 11579/1991
Massa específica NBR NM
23/1998
Umidade
Impurezas orgânicas húmicas NBR
NM 49/2001
Massa específica -
NBR 9776/1987
Massa unitária-NBR 7251/1982
Granulometria-NBR 7217/1987
Teor de argila- NBR 7218/1987
LEMAC
Teor de materiais pulverulentos-
NBR 7219/1987
Grau de vitrificação
Índice de refração
Granulometria a laser
Análise química
ABCP
Análise química elementar
qualitativa pelo EDS
UFMG
Difração de raios X
UFSC
Microscopia eletrônica de
varredura
A análise química de cada co-produto siderúrgico obedeceu a normas específicas.
Quadro 3.10: Relação dos co-produtos siderúrgicos utilizados e os respectivos ensaios realizados.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 99
Os co-produtos siderúrgicos que tiveram possibilidade de emprego nas misturas
experimentais foram objeto de análise química e são a escória dry-pit, a lama de decantação, a
pré-cal calcítica, a cal calcítica fina, a escória granulada de alto-forno moída e a lama da ETA.
A análise da microestrutura da escória granulada de alto-forno moída foi realizada no
Laboratório do Departamento de Engenharia de Minas (UFMG) que utiliza o equipamento
MEV - JEOL JSM-5410 EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) –NORAN.
A caracterização dos co-produtos siderúrgicos por difração de raios-X é uma importante
ferramenta para a identificação de compostos cristalinos, partindo do princípio de que todo
material cristalizado pode ser caracterizado pelo ângulo definido pelo feixe de raios-X
difratado através dele.
Assim sendo, foi realizada a caracterização por difração de raios-X dos co-produtos escória
dry-pit, pré-cal calcítica, lama de decantação, lama da ETA e escória granulada de alto-forno
moída.
A identificação dos diferentes componentes cristalizados é obtida através da lei de Bragg,
Equação 3.1, que determina a distância interreticular do cristal, em função do ângulo de
difração , registrado por um difratômetro.
N λ = 2D . SEN θ
EQUAÇÃO 3.1
Onde: d = distância dos planos reticulados
λ = ângulo de difração incidente
n = número inteiro
θ = comprimento de onda do feixe incidente
O difratômetro de raios-X é composto por uma fonte de elétrons, proveniente de um filamento
de tungstênio, e um ânodo ou cátodo de metal (cobalto, cobre, molibdênio ou ferro), que
fornece o comprimento de onda (λ). Através dos ângulos encontrados podem-se identificar as
fases cristalinas, por meio de comparação com fichas ou arquivos existentes para cada fase
encontrada.
A difração de raios-X possui vantagens como a simplicidade de execução, a rapidez, a
quantidade reduzida de material e a distinção de diversos cristais de mesma natureza, como
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 100
por exemplo, a calcita, a vaterita e a aragonita, todos associados à fórmula CaCO
3
. Assim,
esta técnica não é uma análise quantitativa, e não detecta componentes com estruturas mal
cristalizadas (DELOYE; RIBAS SILVA, 1994; RIBAS SILVA, 1996 DELOYE, 1997).
De acordo com orientação do Laboratório de Raios-X do Departamento de Engenharia de
Minas da Escola de Engenharia da UFMG, foram preparadas as amostras, com secagem e
moagem, no LEMAC, e enviadas em frascos lacrados.
O Laboratório de Raios-X do Departamento de Engenharia de Minas da Escola de Engenharia
da UFMG utiliza o equipamento Difratômetro de raios-X - Philips PN3710 (=1,54 Å).
3.2.7.2. Caracterização ambiental dos co-produtos siderúrgicos
A caracterização ambiental dos co-produtos selecionados, com base na NBR 10004/2004 da
ABNT, desenvolveu-se desde a coleta dos mesmos até a realização das análises para a
caracterização e classificação ambiental e consta de dissertação de mestrado intitulada
“Tijolos prensados produzidos com resíduos sólidos industriais: uma caracterização segundo a
NBR 10004/2004” de LORENZONI (2005).
Os ensaios de caracterização ambiental foram os seguintes: lixiviação de acordo com o
método 1311/92 (TCLP) (SW-846)-EPA e solubilização de acordo com a NBR 10006/1987
cujos resultados encontram-se no item 3.3.7 deste capítulo.
O ensaio de lixiviação foi utilizado para determinar a capacidade de transferência de metais e
não-metais presentes nos resíduos, por meio de dissolução no meio extrator, em condições
ácidas.
Para a realização do procedimento de lixiviação, a amostra com massa de 100 g foi colocada
em frasco de vidro com 2 litros de solução de água deionizada e ácido acético (meio extrator).
Para o resíduo lama da ETA, foi utilizada a solução de extração nº 1 com pH 4,93 ± 0,05 e
para os demais resíduos foi utilizada a solução de extração nº 2 com pH 2,88 ± 0,05. Em
seguida, a amostra juntamente com a solução foi submetida a uma agitação homogênea de (30
± 2) rpm durante o período de (18 ± 2) horas.Utilizou-se um agitador rotatório.
Após a homogeneização foi realizada a filtração com aparelho a vácuo, obtendo-se o extrato
lixiviado que foi conservado a 4ºC em refrigerador com controle de temperatura.
Especificamente para as análises de metais, o extrato lixiviado foi também preservado
(pH < 2) com ácido nítrico concentrado. O período de preservação das amostras, para cada
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 101
parâmetro a ser analisado, foi efetivado de acordo com o estabelecido pelas NBR 10004/87 e
NBR 10005/87 ambas da ABNT.
O ensaio de solubilização foi utilizado para determinar a capacidade de transferência de
metais e não-metais presentes nos co-produtos, por meio de dissolução em água deionizada.
Para a realização do procedimento de solubilização, a amostra com massa de 250 g foi
colocada em frasco de vidro com 1 litro de água deionizada. Após a junção da amostra com
água deionizada, os mesmos foram submetidos a uma agitação por 5 minutos. Utilizou-se um
agitador rotatório. Após a homogeneização, a solução foi colocada em frascos de
polipropileno de 2 litros, vedados com filme plástico, e mantidos em repouso por 7 dias.
O sobrenadante, originário da solução em repouso, foi filtrado em aparelho à vácuo, obtendo-
se o extrato solubilizado que foi conservado a 4 ºC em refrigerador com controle de
temperatura. Especificamente para as análises de metais, o extrato lixiviado foi também
preservado (pH <2) com ácido nítrico concentrado. O período de preservação das amostras foi
efetivado de acordo com o estabelecido pelas normas NBR 10004/87 e NBR 10006/87 da
ABNT.
Os parâmetros analisados nas amostras preparadas pelos ensaios de lixiviação e solubilização
são apresentados no Quadro 3.11.
Teste Parâmetros
Lixiviação As, Ba, Cd,Pb, Cr, Hg, Ag, Se e fluoretos
Solubilizalação Al, As, Pb, Cr, Cu, Cr, Fé, Mn, Hg, Ag, Se, Na, Zn, cloretos,
fluoretos, sulfatos, dureza
Quadro 3.11: Parâmetros em estudo estabelecidos pela NBR 10004/87 da ABNT.
Para as análises dos extratos lixiviado e solubilizado foram utilizadas as metodologias do
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1995.
Para a análise do pH dos co-produtos utilizou-se o método 9045C, do EPA, procedendo a sua
mistura com água deionizada na proporção de 1:1 em massa, atendendo também a
especificação da NBR 10004/2004 da ABNT – Resíduos Sólidos.
No Quadro 3.12, apresentam-se as metodologias de análises empregadas nas amostras de co-
produtos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 102
Parâmetro Referência- Princípio
Metais Standard Methods – Espetrofotometria de Absorção Atômica
Fluoretos Standard Methods – Colorimetria (Método APADNS)
Sulfatos Standard Methods – Potenciometria (Método Turbimétrico
Cloretos Standard Methods – Titulometria (Mercurimetria)
Dureza Standard Methods – Titulometria EDTA
pH EPA – Método 9045C
Quadro 3.12: Metodologias de análises das amostras de co-produtos.
As análises de metais foram feitas em espectrofotômetro de absorção atômica, atomizador de
tubos de grafite e gerador de hidretos, obtendo-se leituras da ordem de miligrama por litro
(mg/L) e micrograma por litro (µg/L) em concentração. As análises de fluoretos foram feitas
utilizando-se um fluorímetro digital, as de sulfatos foram feitas utilizando-se um
espectrofotômetro colorimétrico e as análises de cloretos e dureza foram feitas por
titulometria.
As análises de metais, dureza, cloretos, fluoretos foram realizadas no Laboratório de
Caracterização Ambiental de Co-produtos (LACAR), e as análises de sulfatos foram
realizadas no Laboratório de Saneamento (LABSAN), ambos da Universidade Federal do
Espírito Santo.
A definição de número de amostras para as análises físico-químicas baseou-se em cálculo
estatístico de tamanho de amostra. As análises foram realizadas em triplicata, sendo que, para
metais, cada replicata foi gerada pela média de 4 leituras no modo chama e no gerador de
vapor e hidretos e 3 leituras no atomizador de tubos de grafite (LORENZONI, 2005)
3.2.7.3. Caracterização física e química do resíduo de corte de rocha
Os ensaios físicos realizados no resíduo de corte de rocha constam no Quadro 3.13 e para a
caracterização química foi utilizada a análise feita por SILVA (1998). Os resultados são
apresentados no item 3.3.7, deste capítulo.
Ensaio Laboratório
Massa específica NBR NM 23/1998 LEMAC
Finura #0,075 mm NBR 11579/1991 LEMAC
Quadro 3.13: Relação dos ensaios do resíduo de corte de rochas.
Fonte: LEMAC
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 103
3.2.7.4. Caracterização dos materiais
Os materiais empregados no projeto foram o cimento Portland de alto-forno CPIII-32-RS, a
gipsita, a cal CH I, o silicato de sódio e pigmentos. Estes materiais foram aplicados com
funções, em alguns casos, como ativadores e em outros, como finos para melhorar a
granulometria da mistura e a compacidade.
Os ensaios realizados de caracterização dos materiais utilizados neste projeto experimental
são listados no Quadro 3.14 e seus resultados são apresentados nos itens 3.3.9 a 3.3.13.
Lab. Tipo de ensaio cimento cal gipsita
Superfície específica Blaine- NBR NM 76/1998
Massa específica NBR NM 23/1998
Finura na #200- NBR 11579/1991
Finura na #30- NBR 9289/1986
Finura na #200- NBR 9289/1986
Resistência à compressão axial NBR 7215/1996
Água da pasta de consistência normal NBR 11580/1991
Tempo de pega NBR 11581/1991
LEMAC
Expansibilidade de Le Chatelier NBR 11582/1991
ABCP Análise química
Quadro 3.14: Relação dos materiais utilizados e os respectivos ensaios realizados.
O silicato de sódio e os pigmentos tiveram suas caracterizações fornecidas pelos fabricantes.
3.2.8 Misturas experimentais para seleção dos traços
O fluxo das misturas experimentais está apresentado na Figura 3.33, que tem por objetivos a
seleção de co-produtos, de ativadores, os testes de pigmentos e a definição dos traços para a
produção dos tijolos, cujos resultados encontram-se no item 4.2.2.
Figura 3.33: Fluxo das misturas experimentais para seleção dos traços.
Tipos e teores dos
co-produtos;
e
q
ui
p
amentos
Misturas experimentais
para seleção dos traços
Tipo e teor de co-
produto; tipo e teor
de ativador; tipo e
teor de
p
i
g
mento.
Produção de tijolos,
avaliação de propriedades e
caracterização ambiental
Métodos de caracterização
dos co-produtos
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 104
Conforme já apresentado na Figura 3.33, a etapa de misturas experimentais para a seleção dos
traços é sub-dividida em seleção do tipo e teor de co-produto, seleção do tipo e teor de
ativador e seleção do tipo e teor de pigmento.
3.2.8.1. Preparação de misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
Foram realizadas misturas experimentais dos co-produtos com os demais materiais, com a
moldagem de tijolos em pequena escala, verificando-se aspectos de operação dos
equipamentos, variando-se os tipos e teores dos co-produtos e materiais, os tipos e teores de
ativadores e os teores de pigmento. Os primeiros parâmetros analisados foram:
trabalhabilidade ou consistência da mistura, umidade ótima para prensagem, acabamento
superficial dos tijolos, viabilidade econômica da mistura (consumo de aglomerantes). Para
atender aos requisitos da norma NBR 8491/1984 - Tijolo maciço de solo-cimento, os tijolos
foram avaliados quanto à resistência à compressão e absorção de água.
Alguns co-produtos siderúrgicos com dimensões inferiores a 0,075 (peneira #200) foram
testados como aglomerantes. Os co-produtos siderúrgicos disponíveis com granulometrias
situadas entre a peneira #200 e a peneira # 4,8 mm foram empregados como agregado miúdo.
No Quadro 3.15 encontram-se os fatores e as variáveis relativas às misturas experimentais
com os traços T-10 a T-45.
Fatores Variáveis de controle
Tipo e teor do co-produto siderúrgico
Tipo e teor do ativador
Teor do pigmento
Traços
Operação de equipamentos
Consistência
Resistência à compressão (7 dias)
Absorção
Quadro 3.15: Fatores e variáveis relativos às misturas experimentais.
3.2.8.2. Misturas para a seleção do tipo e teor de ativador
A partir dos estudos preliminares realizados na etapa anterior, foram selecionados os tipos e
teores de ativadores químicos em função dos vários co-produtos. No Quadro 3.16 apresentam-
se os fatores e variáveis relativos à ativação dos co-produtos.
Fatores Variáveis de controle
Tipo e teor de ativador químico
Tipo e teor de co-produto siderúrgico
Traços
Características relacionadas com a produção (consistência
para prensagem e facilidade de desmoldagem)
Resistência à compressão (7 dias)
Absorção de água
Quadro 3.16: Fatores e variáveis relativos à ativação dos co-produtos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 105
No estudo de ativadores foi avaliada a ativação do co-produto escória granulada de alto-forno
moída, objetivando melhorar as propriedades dos tijolos, e em especial, diminuir a absorção
de água. Os ativadores empregados no estudo foram: silicato de sódio, cal CH I, gipsita e
cimento Portland de Alto-Forno CP III-32-RS.
Para melhorar a granulometria da mistura foi introduzida a escória granulada de alto-forno em
substituição parcial à escória dry-pit. Para a redução de custo foi utilizada a lama de
decantação seca, co-produto de grande disponibilidade e com características satisfatórias de
plasticidade e coesão. Os objetivos destas misturas experimentais encontram-se no Quadro
3.17 e os traços unitários no H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 3.18. Os resultados destas avaliações encontram-se no item 4.2.2.1.
Traço Objetivo
T-10, T-11,
T-12
Usar a pré-cal calcítica como ativador e variar a quantidade de água para melhor aparência,
compacidade e menor absorção de água dos tijolos.
T-13 e T-14 Usar o silicato de sódio em conjunto com a pré-cal calcítica na ativação da escória granulada
de alto-forno moída.
T-15 Testar a cal CH I e a gipsita como ativadores
T-16, T-17,
T-18 e T-19
Testar os ativadores silicato de sódio, em quatro teores, e a cal CH I como adição ao
aglomerante (escória de alto-forno moída + silicato de sódio).
T-20 Testar o cimento CP III-32-RS como ativador.
T-21 Testar traço sem ativador, utilizando apenas a escória de alto-forno como aglomerante e a
lama de decantação e a escória dry-pit, em menores teores, como agregados.
Quadro 3.17: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos.
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré cal
calcítica
Na
2
O
(%)
Cal
CH I
Gipsi
ta
CPIII
32
Lama
decant.
Escória
granul.
Escória
dry-pit
H (%) m
T-10 0,50 0,50 - - - 3,50 2,50 6,00 22,46 12
T-11 0,50 0,50 - - - 3,50 2,50 6,00 20,34 12
T-12 0,50 0,50 - - - 3,50 2,50 6,00 23,22 12
T-13 0,50 0,35 4,87 - - 3,50 2,50 6,00 21,91 12
T-14 0,50 0,50 2,59 - - 3,50 2,50 6,00 20,75 12
T-15 1,00 - - 0,10 0,05 3,50 2,50 6,00 22,40 12
T-16 1,00 0,89 0,05 3,50 2,50 6,00 22,71 12
T-17 1,00 1,78 0,05 3,50 2,50 6,00 22,99 12
T-18 1,00 2,67 0,05 3,50 2,50 6,00 23,02 12
T-19 1,00 5,35 0,05 3,50 2,50 6,00 24,50 12
T-20 0,80 0,20 3,50 2,50 6,00 22,10 12
T-21 1,00 2,40 5,60 23,81 8
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 3.18: Misturas experimentais para a seleção dos traços, em massa, dos tijolos.
O estudo do traço T-19 apresentou problemas que são melhor descritos no item 4.2.2.1, e que
motivaram a coleta de fragmentos do tijolo e envio para análise.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 106
No Quadro 3.19 apresentam-se os objetivos das próximas misturas para seleção dos traços dos
tijolos, enquanto no H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 3.20 constam os traços unitários. Nesses traços não foi mais empregada a lama de
decantação devido aos resultados da microscopia eletrônica de varredura que indicaram
excesso de sulfatos e regiões com grande quantidade de etringita, conforme item 4.2.2.1.
Traço Objetivo
T-22 a T-26 Variar teor de finos (escória moída + cal) da parcela de agregado.
T-27 a T-30 Variar o teor de cal CH I na parcela de agregado, mantendo m aproximadamente constante.
T- 31 a T-33 Reduzir a absorção de água do traço T-23 (traço de maior absorção), utilizando como
ativador silicato de sódio.
Quadro 3.19: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal
CH I
Na
2
O
(%)
Cal
CH I
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-22 1,00 - - 1,00 - 8,20 17,97 9,2
T-23 1,00 - - 1,00 1,00 8,20 19,10 10,2
T-24 1,00 - - 1,00 1,50 8,20 18,68 10,7
T-25 1,00 - - 1,50 1,00 8,20 17,00 10,7
T-26 1,00 - - 2,00 1,00 8,20 19,36 11,2
T-27 1,00 - - 1,00 - 8,20 18,15 9,2
T-28 1,00 - - 1,50 - 7,74 19,07 9,24
T-29 1,00 - - 2,00 - 7,29 19,65 9,29
T-30 1,00 - - 2,50 - 6,83 20,53 9,33
T-31 0,89 0,05 1 1,00 1,00 8,20 18,18 10,2
T-32 0,83 0,05 2 1,00 1,00 8,20 17,82 10,2
T-33 0,77 0,05 3 1,00 1,00 8,20 18,10 10,2
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 3.20: Traços para testes das misturas experimentais.
Para se reduzir o emprego do material cal CH I, nas misturas do Quadro 3.21 foi avaliada a
lama da ETA e os resíduos de corte de rocha, que possuem granulometrias muito finas. A
lama da ETA e o resíduo de corte de rocha foram utilizados após a secagem ao sol e posterior
destorroamento em britador de mandíbulas planas, até atingirem granulometria inferior a
0,15mm. Os traços unitários estão no Quadro 3.22.
Traço Objetivo
T-34 a T-37 Variar o teor de lama da ETA em substituição a cal CH I na parcela de agregados, avaliar o
efeito na pigmentação da matriz e nas propriedades de resistência à compressão e absorção
de água.
T-38 a T-41 Variar o teor de resíduo de corte rocha em substituição a cal CH I na parcela de agregados,
avaliar o efeito na pigmentação da matriz e nas propriedades de resistência à compressão e
absorção de água.
Quadro 3.21: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 107
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal CH I
Teor Na
2
O
(%)
Resíduo
corte rocha
Cal CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-34 0,83 0,05 2 - - 1,00 1,00 8,20 18,93 10,20
T-35 0,83 0,05 2 - 0,25 0,75 1,00 8,20 19,81 10,20
T-36 0,83 0,05 2 - 0,50 0,50 1,00 8,20 18,48 10,20
T-37 0,83 0,05 2 - 0,75 0,25 1,00 8,20 18,84 10,20
T-38 0,83 0,05 2 1,00 - - 1,00 8,20 18,22 10,20
T-39 0,83 0,05 2 0,75 0,25 - 1,00 8,20 17,34 10,20
T-40 0,83 0,05 2 0,50 0,50 - 1,00 8,20 16,12 10,20
T-41 0,83 0,05 2 0,25 0,75 - 1,00 8,20 18,26 10,20
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 3.22: Traços para testes das misturas experimentais.
Após estas misturas, são formulados os traços T-42, T-43 e T-44 originados dos traços T-36,
T-38 e T-37, respectivamente. No traço T-45 o silicato de sódio atua como ativador em
mistura que tem a escória moída e escória dry-pit como agregados. No Quadro 3.23
apresentam-se os objetivos destas misturas, enquanto os respectivos traços unitários constam
do Quadro 3.24.
Traço Objetivo
T-42, T-43 e T-44 Alterar os traços T-36, T-38 e T-37, excluindo o ativador silicato de sódio nas misturas,
com o propósito de identificar a possibilidade de ativação pelos próprios co-produtos
siderúrgicos e resíduo de corte de rocha.
T-45 Avaliar o traço com apenas escória moída e escória dry-pit como agregados e como
ativador o silicato de sódio em um menor percentual de Na
2
O.
Quadro 3.23: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Teor Na
2
O
(%)
Resíduo corte
rocha
Cal
CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
M
T-42 1,00 - - 0,50 0,50 1,00 8,20 19,20 10,20
T-43 1,00 - 1,00 - - 1,00 8,20 18,97 10,20
T-44 1,00 - - 0,75 0,25 1,00 8,20 18,26 10,20
T-45 0,94 1,00 - - 1,50 8,70 19,27 10,20
Quadro 3.24: Traços para a seleção final das misturas experimentais.
3.2.8.3. Seleção do teor de pigmento.
Esta etapa teve o objetivo de definir o teor de pigmento mais adequado às misturas. No
Quadro 3.25 apresentam-se os fatores e variáveis adotadas nesta etapa experimental.
Fatores Variáveis de controle
Cor, tipo (orgânico ou mineral) e teor do pigmento
Tipo de corpo-de-prova (cilíndrico 5 cm X 10 cm e
tijolo normalizado)
Traços
Aparência e manutenção da cor
Resistência à compressão aos 7dias de idade
Absorção de água
Quadro 3.25: Fatores e variáveis para a etapa de seleção de pigmento.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 108
Os pigmentos fornecidos pela Bayer, nas cores amarelo nº 918LO, vermelho nº 732, marrom
nº 658 e verde universal G5, cujo principal componente é o óxido de ferro, excetuando-se o
verde universal G5, que é orgânico, foram testados com o objetivo de avaliar a aparência do
tijolo, em misturas experimentais nos traços de número T-42 e T-43, nos teores de 2%; 3,5%
e 5%, calculados sobre a massa seca total do traço. A seleção do teor e cor de pigmento
consistiu em observação visual, sendo, posteriormente, moldados tijolos para avaliação de
propriedades com o teor e cores selecionadas.
Nos traços finais, foram testados os pigmentos no teor de 1% sobre a massa total seca dos
constituintes. A influência dos pigmentos foi avaliada por meio de determinação da
resistência à compressão e da absorção de água nos traços T-43 com pigmento verde e no
traço T-44 com o pigmento vermelho. Os resultados são apresentados no item 4.2.2.2.
3.2.9 Produção e avaliação de propriedades do tijolo
Esta etapa teve por objetivo a produção de tijolos com os traços selecionados para avaliação
das características e propriedades físicas, mecânicas e de durabilidade desses tijolos. Foram
também produzidos tijolos para a etapa de caracterização ambiental. Os resultados foram
tratados estatisticamente e encontram-se no Anexo 2. Na Figura 3.34 é mostrado o
fluxograma desta etapa.
Figura 3.34: Fluxo da produção do tijolo e da avaliação de desempenho.
No Quadro 3.26 encontram-se os fatores e variáveis da etapa avaliação do desempenho.
Traços e misturas
Produção do tijolo,
avaliação de propriedades
e caracterização
ambiental
Resultados de ensaios de
resistência à compressão,
de absorção, de
durabilidade e
Avaliação técnica,
econômica e ambiental do
tijolo
Misturas experimentais
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 109
Fatores Variáveis de controle
Traços
Características relacionadas com a produção (consistência para
prensagem, facilidade de desmoldagem, facilidade de empilhamento)
Resistência à compressão aos 7 dias (NBR 8492 - 1984)
Absorção aos 7 dias (NBR 8492 – 1984)
Variação dimensional e de massa
Caracterização ambiental
Quadro 3.26: Avaliação de propriedades.
3.2.9.1. Produção dos tijolos
Para a produção dos tijolos foram definidos os traços T-43, T-44, T-45 e T-46, com seus
objetivos mostrados no Quadro 3.27, enquanto os respectivos traços unitários constam do
Quadro 3.28. O traço T-46 foi formulado objetivando o maior emprego de co-produtos, sendo
substituída a cal CH I por resíduo de corte de rocha. Somente no traço T-45 foi empregado o
ativador silicato de sódio. Os co-produtos constituintes desses traços são: a escória granulada
de alto-forno moída, escória dry-pit, a lama da ETA e o resíduo de corte de rochas.
Traço Objetivo
T-43 Usar os co-produtos escória granulada de alto-forno moída, como aglomerante e como
agregado fino; escória dry-pit e resíduo de corte de rocha, como agregados.
T-44 Usar os co-produtos escória granulada de alto-forno moída, como aglomerante e como
agregado fino; escória dry-pit, a lama de ETA e a cal CH I como agregados.
T-45 Usar os co-produtos escória granulada de alto-forno moída, como aglomerante ativada pelo
silicato de sódio, e como agregado fino junto à escória dry-pit
T-46 Empregar maior quantidade de co-produtos com a substituição da cal CH I, do T-44, por
resíduo de corte de rocha.
Quadro 3.27: Objetivos das misturas para a avaliação de propriedades.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Teor Na
2
O
(%)
Resíduo corte
rocha
Cal
CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-43 1,00 - 1,00 - - 1,00 8,20 18,97 10,20
T-44 1,00 - - 0,75 0,25 1,00 8,20 18,26 10,20
T-45 0,94 1,00 - - 1,50 8,70 19,27 10,20
T-46 1,00 - 0,75 - 0,25 1,00 8,20 16,64 10,20
Quadro 3.28: Traços T-43 a T-46 usados para a produção de tijolos/avaliação de propriedades.
Nesta produção foram executadas oito misturas, sendo duas para cada traço com moldagem
de tijolos para atendimento aos ensaios de resistência à compressão axial, absorção de água,
ensaio de durabilidade com determinações de variação dimensional, variação de massa e aos
ensaios de caracterização ambiental.
As misturas foram executadas em um misturador de eixo horizontal conforme Figura 3.35.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 110
Figura 3.35: Misturado de eixo horizontal.
Escolheu-se o misturador horizontal porque, segundo GRANDE (2003), existe uma relação
entre a resistência mecânica e a homogeneização da mistura, sendo as betoneiras de gravidade
menos eficientes do que os misturadores de eixo vertical ou do tipo sem fim. Esses
misturadores exigem menor tempo de mistura, sendo o seu uso adequado para misturas secas
como é o caso da mistura para a produção deste tijolo.
A prensagem foi efetuada em uma prensa hidráulica, possibilitando uma maior escala de
produção (Figura 3.36). Pelo fato de imprimirem uma maior pressão, origina produtos mais
resistentes e de excelente qualidade, embora tenham o inconveniente de serem equipamentos
caros e pesados (GRANDE, 2003).
Figura 3.36: Prensa hidráulica.
Depois de prensados, após a desforma, os tijolos foram estocados em pilhas, respeitando uma
altura máxima de 10 tijolos, com o objetivo de garantir a estabilidade do conjunto. Como
etapa subseqüente, os tijolos foram curados em câmara úmida por 7 dias (Figura 3.37).
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 111
Figura 3.37: Cura dos tijolos prensados.
As propriedades físicas e mecânicas adotadas na avaliação dos tijolos prensados foram:
absorção de água e a resistência à compressão axial, estas duas especificadas pela NBR
8492/1984 da ABNT- Tijolo maciço de solo-cimento- Determinação da resistência à
compressão e da absorção d’água- Método de ensaio, cujos resultados foram tratados por
estatística descritiva e análise de variância (ANOVA) e são apresentados no item 4.3.1. O
ensaio de resistência à compressão e as amostras rompidas se vêem na Figura 3.38.
(a)
(b)
Figura 3.38: (a)Ensaio de resistência à compressão; (b) Corpos-de-prova rompidos.
O ensaio de durabilidade por molhagem e secagem, quanto à variação dimensional e perda de
massa, foi executado nos tijolos produzidos com os traços selecionados, cujos resultados
foram tratados por estatística descritiva e inferência estatística e encontram-se no item 4.3.2.
No estudo dos traços, em todas as misturas, foram coletadas duas amostras no momento da
produção e condicionadas em cápsulas para a determinação da umidade.
Os tijolos que foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão axial tiveram o
preparo dos corpos-de-prova iniciado no 3º dia após a moldagem, para que todas as etapas
fossem cumpridas, realizando-se no 7º dia a ruptura.
Para o ensaio de absorção de água, após o período de 7 dias de cura, conforme descrito
anteriormente, os tijolos foram colocados na estufa, até obtenção de massa constante, e em
seguida, foi realizada a etapa de saturação por imersão em água por 24 horas, com posterior
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 112
determinação da massa saturada dos corpos-de-prova. Os procedimentos foram realizados
conforme NBR 8492/1984 da ABNT.
3.2.9.2. Determinação da umidade das misturas
Esta determinação foi necessária para controle e correção da quantidade de água utilizada no
preparo da mistura. A umidade foi determinada pela massa de água presente no material em
relação a sua massa seca. Ela representa o percentual de água presente no material em
determinado instante, em relação a sua massa seca.
Foram coletadas, em cápsulas de 50ml cada, duas amostras do material na condição de
prensagem. Determinaram-se as massas e obteve-se a Massa Total (M
1
= Material úmido +
Cápsula). Após determinação da massa, as amostras foram colocadas em estufa, com a
temperatura variando entre 105ºC e 110ºC, até constância de massa. Retiradas da estufa e
atingida a temperatura de equilíbrio com o ambiente, as amostras foram pesadas (M
2
). A
massa seca da amostra (Ms) foi obtida da diferença entre M
2
e a massa da cápsula (MC).
Os valores individuais de umidade (H) foram obtidos da Erro! Fonte de referência não
encontrada.:
H = [(M
1
– M
2
) / MS] X 100 EQUAÇÃO 3.2
O valor médio da umidade da amostra foi obtido calculando a média dos dois valores
individuais (expressos em porcentagem).
3.2.9.3. Resistência à compressão dos tijolos
Os ensaios foram realizados atendendo os requisitos da NBR 8492/1984 da ABNT - Tijolo
maciço de solo-cimento – Determinação da resistência à compressão e de absorção d’água.
Os tijolos amostrados e identificados foram cortados ao meio, perpendicularmente a sua maior
dimensão. Em seguida, foram realizadas as etapas de união das metades, preenchimento dos
rebaixos e capeamento, conforme metodologia de norma. Após o endurecimento do
capeamento, os corpos-de-prova foram imersos em água durante 24 horas. Terminado este
período, foram determinadas as dimensões das faces de trabalho dos corpos-de-prova com
precisão de 1 mm. Os corpos-de-prova foram submetidos à aplicação de carga uniforme, à
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 113
razão de 500 N/s, sendo o carregamento administrado até a ruptura de cada exemplar
utilizando uma prensa Amsler com capacidade de 200 t na escala de 20 000 kgf.
Os valores individuais de resistência à compressão, expressos em MPa, foram obtidos
dividindo-se a carga máxima observada durante o ensaio, em N, pela média das áreas das duas
faces de trabalho, em mm
2
. O valor médio da amostra foi obtido calculando-se a média dos
valores individuais.
3.2.9.4. Ensaio de absorção de água dos tijolos
A absorção é expressa pelo percentual de água retida nos poros permeáveis do material,
depois de imerso por um período de 24 horas, em relação à massa seca da amostra. O índice
de absorção é importante para conhecimento da quantidade de água que o material retém. Este
representa também os vazios permeáveis, que sob contato com o ambiente, podem facilitar a
entrada de agentes agressivos ou não, e na manutenção da estabilidade do material ao longo
do tempo, interferindo na durabilidade.
A preparação e o ensaio dos corpos-de-prova, com respectiva identificação, seguiram as
recomendações da NBR 8492/1984 da ABNT.
Os valores individuais de absorção de água (A), expressos em porcentagem, foram obtidos da
Equação 3.3:
A = [(M
2
- M
1
) / M
1
] X 100 EQUAÇÃO 3.3
Onde: M
2
= Massa saturada superficialmente seca.
M
1
= Massa seca em estufa.
O valor médio da amostra foi obtido calculando-se a média dos valores individuais.
3.2.9.5. Avaliação da durabilidade por molhagem e secagem
Esta etapa teve por objetivo a avaliação da durabilidade dos tijolos por medição da variação
dimensional e perda de massa. Os resultados obtidos são mostrados no item 4.3.2.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 114
O ensaio de durabilidade (Figura 3.39) foi adaptado com base na NBR 13554/1996 da ABNT
- Solo-cimento – Ensaio de durabilidade por molhagem e secagem. Os corpos-de-prova foram
constituídos por tijolos inteiros.
(a)
(b)
(c)
Figura 3.39: Ensaio de durabilidade: (a) variação dimensional; (b) escovação no ensaio de perda de
massa; (c) verificação da perda de massa.
A execução do ensaio obedece às etapas conforme o procedimento descrito a seguir:
1ª - De cada mistura por traço foi determinada a umidade inicial (hi) no instante da
moldagem, tendo sido produzidos 12 tijolos, dos quais 8 constituíram os corpos de
prova para o ensaio. Estes foram identificados com os números de 1 a 8;
2ª - Os corpos-de-prova 1 a 3 foram usados para medição da variação dimensional;
3ª - Os corpos-de-prova 4 a 8 foram usados para medição da perda de massa;
4ª - Os corpos-de-prova foram curados por 7 dias em câmara úmida.;
5ª - Ao final da cura, as massas e dimensões dos corpos-de-prova de números 1 a 3 foram
determinadas. Nos corpos-de-prova de números 4 a 8 foram determinadas somente as
massas;
6ª - Todos os corpos-de-prova foram imersos em água por um período de 5 h e em seguida
removidos;
7ª - Para os corpos-de-prova de 1 a 3 foi retirado o excesso da água superficial com um pano
úmido e determinadas suas massas e dimensões. Nos corpos-de-prova de 4 a 8, foi
retirado o excesso de água superficial e determinadas as suas massas;
8ª - Todos os corpos-de-prova foram colocados na estufa à temperatura de 71 ± 2ºC por 42 h
e então removidos;
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 115
9ª - Em seguida, foram determinadas as massas e as dimensões dos corpos-de-prova 1 a 3.
Nos corpos-de-prova de 4 a 8 procedeu-se a escovação das faces laterais, com a escova
de acordo com a NBR 13554/1996 da ABNT, que foi aplicada nas faces laterais no
sentido do comprimento, de maneira a cobrir toda a superfície do corpo-de-prova. A
escovação foi aplicada com firmeza e correspondente a uma carga de 15 N. Foram
aplicadas 8 escovações para cobrir cada face lateral e 4 para a base, sendo duas em uma
direção e outras duas em direção perpendicular. O esfriamento e a escovação ocorreram
no prazo de 1 h após a retirada da estufa;
10ª - Os procedimentos descritos nos itens 6 a 9, que constituem um ciclo de 48 h de
molhagem e secagem, foi repetido por mais 5 vezes;
Após o sexto ciclo, todos os corpos-de-prova foram levados para a estufa à temperatura entre
105ºC e 110ºC até atingirem massa constante.
Com os resultados medidos, foi possível calcular a variação dimensional dos corpos-de-prova
de números 1 a 3 e a perda de massa nos corpos-de-prova de números 4 a 8.
3.2.9.5.1. Cálculo da variação dimensional
A variação dimensional foi analisada por meio de estatística descritiva, com objetivo de
verificar existência de diferenças significativas das médias dos valores obtidos nas medidas de
comprimento, largura e altura ou espessura dos tijolos de números 1 a 3. Foi utilizado o teste
não paramétrico de Wilcoxon, adotando-se 5% como nível de significância.
3.2.9.5.2. Cálculo da perda de massa
A quantidade relativa de água nos corpos-de-prova 4 a 8, após atingir massa constante, é igual
à de água retida nos corpos-de-prova 1 a 3, calculada conforme a Erro! Fonte de referência
não encontrada.:
A = (M
F (1) -
M
I (1)
) / M
I (1)
EQUAÇÃO 3.4
Onde: A = água retida média dos corpos-de-prova 1 a 3, em %
M
f (1)
= massa seca final média dos corpos-de-prova 1 a 3 após atingirem massa
constante, em g
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 116
M
i (1)
= massa seca inicial calculada média com base no teor de umidade da mistura e
da massa úmida média dos corpos-de-prova 1 a 3, após cura e imersão por 5 horas, em g.
As massas secas dos corpos-de-prova 4 a 8 foram corrigidas descontando a água que reagiu
com o aglomerante durante o ensaio e que ficou retida nos corpos-de-prova 1 a 3 à 110
o
C,
conforme a Equação 3.5:
M
FC (4,8)
=
M
F (4,8)
/ (A + 1,00) EQUAÇÃO 3.5
Onde: M
fc (4,8)
= massa seca final corrigida média dos corpos-de-prova 4 a 8, em g.
M
f (4,8)
= massa seca final média dos corpos-de-prova 4 a 8 após atingir massa
constante (g).
A = água retida média dos corpos-de-prova 1 a 3 (%).
Por meio da Equação 3.6 foi calculada a perda de massa média dos corpos-de-prova 4 a 8 em
porcentagem da massa seca inicial.
P
M (4,8)
= [(M
I (4,8)
- M
FC (4,8)
) / M
I (4,8)
] X 100 EQUAÇÃO 3.6
Onde: M
i (4,8)
= massa seca inicial calculada média com base no teor de umidade da mistura e
da massa úmida média dos corpos-de-prova 4 a 8, após cura e imersão por 5 horas, em g.
M
fc (4,8)
= massa seca final corrigida média dos corpos-de-prova 4 a 8, em g.
P
m (4,8)
= perda de massa dos corpos-de-prova 4 a 8, em %.
3.2.9.6. Caracterização ambiental dos tijolos
No Quadro 3.29 encontram-se os fatores e variáveis da avaliação ambiental dos tijolos.
Fatores Variáveis de controle
Tijolos com os traços selecionados Lixiviação (NBR 10005/1987)
Solubilização (NBR 10006/1987)
Quadro 3.29: Fatores e variáveis para a caracterização ambiental dos tijolos.
Os tijolos prensados foram caracterizados ambientalmente por meio de ensaios de lixiviação e
solubilização, conforme metodologia proposta por LORENZONI (2005). Foram realizados os
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 117
ensaios nas amostras dos tijolos T-43, T-44, T-45 e T-46. Nos tijolos prensados, optou-se pela
realização dos ensaios na peça monolítica, por ser mais representativo da utilização final do
tijolo do que a pulverização, procedimento que elimina as vantagens do encapsulamento,
devido ao aumento da área superficial em contato com o meio extrator. Os ensaios de
lixiviação e solubilização dos tijolos foram realizados utilizando-se um equipamento
desenvolvido com base em especificações da norma AFNOR X31-211, 1994 – Déchets,
essais de lessivage d'un déchet solide initialement massif ou généré par un procédé de
solidification. normalisation.
O equipamento utilizado para os ensaios, especificado na AFNOR X 31-211, produz um
movimento alternativo linear de amplitude de (3 ± 0,5) cm, com freqüência de agitação de (60
± 2) ciclos/min, conforme Figura 3.40a e Figura 3.40b.
(a)
(b)
Figura 3.40: (a) Equipamento utilizado para o ensaio de lixiviação do tijolo; (b) Fixação do tijolo para o
ensaio de lixiviação (LORENZONI, 2005).
A lixiviação foi realizada nos tijolos e água deionizada, na proporção 1:10 (relação
massa/volume), foram submetidos à agitação por um período 16 horas, após o qual foram
separados por filtração a fim de obter-se o extrato lixiviado do tijolo. Para possibilitar a
comparação com os resultados obtidos por LORENZONI (2005), dos extratos lixiviados dos
co-produtos e análise dos traços, a lixiviação dos tijolos foi realizada com solução de água
deionizada e ácido acético com pH 2,88 ± 0,05. Esse extrato foi analisado nos mesmos
parâmetros e utilizando-se as mesmas metodologias adotadas para as análises dos co-produtos
e suas respectivas misturas de origem (traços), conforme citado no item 3.2.5.2.
Para possibilitar a comparação com os resultados obtidos na solubilização dos resíduos e
análise dos traços, foi realizado um ensaio de solubilização adaptado para os tijolos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 118
Adotaram-se alguns procedimentos da NBR 10006:2004, utilizando o mesmo equipamento
para a lixiviação dos tijolos, mesma amplitude e freqüência de agitação.
Os tijolos e a água deionizada, na proporção 1:10 (relação massa/volume), foram submetidos
à agitação por um período de 5 minutos. Após a homogeneização, a solução foi colocada em
caixas de polipropileno com tampa e mantida em repouso por 7 dias. O sobrenadante,
originário da solução em repouso, foi filtrado em aparelho a vácuo, obtendo-se o extrato
solubilizado. Esse extrato foi analisado nos mesmos parâmetros e utilizando-se as mesmas
metodologias adotadas para as análises dos co-produtos e suas respectivas misturas de origem
(traços), conforme citado no item 3.2.5.2.
3.2.10 Avaliação técnica, e econômica ambiental
É apresentado o fluxograma de avaliação da viabilidade técnica, econômica e ambiental na
Figura 3.41. Os itens a seguir detalham separadamente estas avaliações, cujos resultados
constam no item 4.2.
Figura 3.41: Fluxo da avaliação técnica, ambiental e econômica dos tijolos.
3.2.10.1. Avaliação técnica
A avaliação técnica foi realizada com base em comparações dos resultados obtidos nos tijolos
com as especificações dos Tijolos maciços de solo-cimento NBR 8491/1984 e NBR
13553/1996 Materiais para emprego em parede monolítica de solo-cimento sem função
estrutural.
Resultados dos ensaios
físicos, mecânicos e
ambiental; Custos dos
insumos; Distância;
Avaliação da viabilidade
técnica, ambiental e
econômica
Produção do tijolo e
avaliação de propriedades
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 119
3.2.10.2. Avaliação econômica
O custo unitário dos tijolos foi calculado com base nas seguintes considerações:
valor unitário dos co-produtos e materiais (R$/kg);
distância de transporte, opções para 10 km e 20 km;
produção mensal de 62.760 tijolos;
mão de obra e leis sociais;
depreciação de equipamentos;
energia elétrica.
A pesquisa de preços de tijolos maciços foi realizada em lojas de materiais de construção na
cidade de Vitória.
3.2.10.3. Avaliação ambiental
Para a avaliação ambiental, os resultados obtidos nos tijolos foram comparados com os
resultados obtidos nos respectivos co-produtos e traços de origem, para a observação quanto
ao encapsulamento dos elementos constituintes dos co-produtos LORENZONI, (2005).
3.3 CARACTERIZAÇÃO DOS CO-PRODUTOS SIDERÚRGICOS E MATERIAIS:
RESULTADOS
3.3.1 Escória granulada de alto-forno moída
As características físicas da escória granulada de alto-forno moída, curva granulométrica, grau
de vitrificação e índice de basicidade são apresentados no Quadro 3.30, Quadro 3.31, Figura
3.42 e Quadro 3.32.
Ensaio de caracterização física Resultados
Finura por meio da peneira #325-NBR 9202/1985 (%) 0,4
Superfície específica Blaine –NBR NM 76/1998 (cm
2
/g) 4 100
Massa específica – NBR NM 23/1998 (g/cm3) 2,91
Quadro 3.30: Caracterização física da escória granulada de alto-forno moída.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 120
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção do Centro
Tecnológico da UFES
Porcentagem passante
D (µm)
P (%)
0,04
0,16
0,07
0,46
0,1
0,63
0,2
1,31
0,3
2,18
0,4
2,18
0,5
3,26
0,6
3,81
0,7
4,50
0,8 5,42
D (µm)
P (%)
0,9
6,44
1,0
7,52
1,1
8,64
1,2
9,76
1,3
10,86
1,4
11,91
1,6
13,87
1,8
15,64
2,0
17,26
2,2
18,75
D (µm)
P (%)
2,4
20,13
2,6
21,43
2,8
22,66
3,0
23,83
3,2
24,96
3,4
26,04
3,6
27,10
3,8
28,14
4,0
29,16
4,3
30,66
D (µm)
P (%)
4,6
32,13
5,0
34,05
5,3
35,44
5,6
36,80
6,0
38,55
6,5
40,61
7,0
42,56
7,5
42,56
8,0
46,13
8,5
47,77
D (µm)
P (%)
9,0
49,36
10,0
52,41
11,0
55,37
12,0
58,28
13,0
61,14
14,0
63,94
15,0
66,67
16,0
69,33
17,0
71,89
18,0
74,35
D (µm)
P (%)
19,0
76,70
20,0
78,93
21,0
81,02
22,0
82,98
23,0
84,80
25,0
88,03
28,0
91,94
30,0
93,98
32,0
95,63
34,0
96,93
D (µm)
P (%)
36,0
97,92
38,0
98,62
40,0
99,13
43,0
99,60
45,0
99,79
50,0
99,97
53,0
99,99
56,0
100,0
60,0
100,0
63,0
100,0
D (µm)
P (%)
66,0
100,0
71,0
100,0
75,0
100,0
80,0
100,0
85,0
100,0
90,0
100,0
95,0
100,0
100,0
100,0
112,0
100,0
125,0
100,0
D (µm)
P (%)
130,0
100,0
140,0
100,0
150,0
100,0
160,0
100,0
170,0
100,0
180,0
100,0
190,0
100,0
200,0
100,0
212,0
100,0
224,0
100,0
D (µm)
P (%)
240,0
100,0
250,0
100,0
280,0
100,0
300,0
100,0
315,0
100,0
355,0
100,0
400,0
100,0
425,0
100,0
450,0
100,0
500,0
100,0
Diâmetro correspondente a 63% de partículas passantes (µm) 12,38
Coeficiente angular da reta N 0,9843
Dimensão média (µm) 9,2
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm) 1,22
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm) 26,47
Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
Quadro 3.31: Distribuição granulométrica à laser da escória granulada de alto-forno moída.
Figura 3.42: Curva granulométrica da escória granulada de alto-forno moída.
Ensaio Resultado
Grau de vitrificação (%) 96
Índice de refração (n) 1,65
Natureza Básica
Ensaio executado pela ABCP- Associação Brasileira de Cimento Portland
Quadro 3.32: Grau de vitrificação e índice de refração da escória de alto-forno.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 121
O grau de vitrificação de 96% classifica as escórias em estudo como de boa qualidade quanto
ao teor de vidros, apresentando solubilidade suficiente para sua atividade hidráulica (JOHN,
1995).
A escória granulada de alto-forno moída utilizada na produção dos tijolos foi caracterizada
quimicamente na ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland, sendo apresentada no
Quadro 3.33.
Composto Teor (% em massa)
Dióxido de silício SiO
2
33,02
Óxido de alumínio Al
2
O
3
12,64
Óxido de ferro Fe
2
O
3
0,68
Óxido de cálcio CaO 42,83
Óxido de magnésio MgO 7,71
Enxofre S 1,06
Óxido de sódio Na
2
O 0,17
Óxido de potássio K
2
O 0,31
Óxido de titânio TiO
2
0,6
Quadro 3.33: Análise química escória granulada de alto-forno moída.
Ensaio executado na ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland.
Os teores dos óxidos analisados encontram-se dentro dos limites da composição química
típica da escória granulada de alto-forno moída e apresentam uma relação CaO/SiO
2
igual a
1,30, o que a classifica como básica (JOHN, 1995; LITTLE; SETEPLA, 1999).
Na Figura 3.43 observam-se microcrografias da escória moída utilizada por SILVA, 1998b,
obtida por microscopia eletrônica de varredura por elétrons retroespalhados em superfície
polida. Esta mesma escória granulada de alto-forno moída foi utilizada neste trabalho.
Figura 3.43: Micrografias da escória de alto-forno moída (elétrons retroespalhados em superfície polida) SILVA,
1998b.
20
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 122
As imagens observadas à Figura 3.44, foram obtidas através da emissão de elétrons
secundários e a análise química elementar foi obtida pelo microanalisador EDS, o que
possibilitou observar a predominância de elementos como o cálcio e o silício nos cristais. Na
Figura 3.45, são mostradas as imagens obtidas e a respectiva análise elementar qualitativa da
área visualizada e na Figura 3.46 tem-se o difratograma de Raio X dessa escória.
Figura 3.44: (A) Aspecto geral da escória de alto-forno observada ao MEV; a análise elementar
qualitativa indica predominância de Ca e Si. (B) Detalhe do cristal observado na micrografia A; a análise
elementar qualitativa indica predominância de Ca e Si.
Figura 3.45: Formações cristalinas observadas ao MEV; a análise elementar qualitativa através do EDS
indica predominância de Ca e Si.
A difração de Raios-X da escória de alto-forno moída apresentou uma amostra com alto
índice de componentes amorfos, observando três picos que acusam a presença de Quartzo-
SiO2 (3,34), Calcita-CaCO3 (2,78) e Silicato de Cálcio-CaxSiyOz (3,02), como mostra o
difratograma de Raios-X da escória granulada de alto-forno moída na Figura 3.46. O resultado
encontrado é corroborado pelo difratograma de Raios-X da escória granulada de alto-forno
estudada por SILVA (1998b) e COELHO (2002).
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 123
Figura 3.46: Difratograma de Raios-X da escória granulada de alto-forno moída (Ensaio realizado no
Departamento de Engenharia de Minas da UFMG).
3.3.2 Pré-cal calcítica
No Ensaio executado no LEMAC - Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.34 é apresentada a caracterização física da pré-cal calcítica. A distribuição
granulométrica é apresentada no Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de
Cimento Portland
Quadro 3.35 e a curva granulométrica na Figura 3.48.
Ensaio Resultado
Finura na peneira # 0,075 mm – NBR 11579/1991 (%) 33,5
Massa específica Le Chatelier – NBR 9776/1987 (g/cm
3
) 2,892
Ensaio executado no LEMAC - Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.34: Caracterização física da pré-cal calcítica.
O ensaio de granulometria a laser foi realizado no material passante na peneira de abertura de
malha 0,5 mm. A amostra de pré-cal calcítica apresentou um resíduo de 4,21%. Método de
ensaio: PO-GT-1043-Distribuição granulométrica a laser.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 124
Porcentagem passante
D (µm)
P (%)
0,04
0,00
0.07
0.05
0,1
0,13
0,2
0,40
0,3
0,66
0,4
0,91
0,5
1,14
0,6
1,36
0,7
1,58
0,8 1,80
D (µm)
P (%)
0,9
2,01
1,0
2,23
1,1
2,45
1,2
2,68
1,3
2,91
1,4
3,14
1,5
3,62
1,6
4,10
2,0
4,58
2,2
5,06
D (µm)
P (%)
2,4
5,53
2,6
5,99
2,8
6,44
3,0
6,86
3,2
7,27
3,4
7,66
3,6
8,03
3,8
8,39
4,0
8,73
4,3 9,22
D (µm)
P (%)
4,6
9,67
5,0
10,25
5,3
10,66
5,6
11,05
6,0
11,55
6,5
12,15
7,0
12,71
7,5
13,24
8,0
13,76
8,5
14,24
D (µm)
P (%)
9,0
14,71
10,0
15,61
11,0
16,45
12,0
17,26
13,0
18,02
14,0
18,76
15,0
19,46
16,0
20,14
17,0
20,80
18,0
21,44
D (µm)
P (%)
19,0
22,07
20,0
22,70
21,0
23,32
22,0
23,94
23,0
24,55
25,0
25,80
28,0
27,69
30,0
28,96
32,0
30,25
34,0
31,55
D (µm)
P (%)
36,0
32,84
38,0
34,14
40,0
35,43
43,0
37,36
45,0
38,65
50,0
41,88
53,0
43,83
56,0
45,80
60,0
48,45
63,0
50,45
D (µm)
P (%)
66,0
52,46
71,0
55,80
75,0
58,47
80,0
61,76
85,0
64,97
90,0
68,08
95,0
71,06
100,0
73,88
112,0
79,94
125,0
85,27
D (µm)
P (%)
130,0
86,99
140,0
89,95
150,0
92,30
160,0
94,17
170,0
95,65
180,0
96,81
190,0
97,69
200,0
98,37
212,0
98,97
224,0
99,39
D (µm)
P (%)
240,0
99,72
250,0
99,83
280,0
99,98
300,0
100,0
315,0
100,0
355,0
100,0
400,0
100,0
425,0
100,0
450,0
100,0
500,0
100,0
Diâmetro correspondente a 63% de partículas passantes (µm) 79,2
Coeficiente angular da reta N 0,8888
Dimensão média (µm) 62,3
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm) 4,8
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm) 140,2
Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
Quadro 3.35: Distribuição granulométrica a laser da pré-cal calcítica – porcentagem passante.
No Quadro 3.36 são apresentados os resultados das análises químicas da pré-cal calcítica.
Composto
Teor (% em
massa)
PF 29,41
Dióxido de silício SiO
2
0,96
Óxido de alumínio Al
2
O
3
0,19
Óxido de ferro Fe
2
O
3
0,15
Ferro total FeT -
Óxido de cálcio CaO 67,61
Óxido de magnésio MgO 0,23
Enxofre S -
Anidrido sulfúrico SO
3
1,07
Óxido de sódio Na
2
O 0,01
Óxido de potássio K
2
O 0,06
Quadro 3.36: Análise química da pré-cal calcítica.
Na Figura 3.47 tem-se o difratograma de Raios X da pré-cal calcítica, realizado no
Laboratório de Raios X do Departamento de Engenharia de Minas da UFMG, e no Quadro
3.37, os resultados obtidos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 125
Figura 3.47: Difratograma de Raios-X da pré-cal calcítica.
Amostra
Calcita
CaCO
3
Quartzo
SiO
2
Rankinita
Ca
3
Si
2
O
7
Cal
CaO
Portlandita
Ca(OH)I
2
Akermanita
Ca
2
Mg(Si
2
O
7
)
Pré-Cal
Calcítica
Alta
concentração
Não
encontrado
Não
encontrada
Média
concentração
Baixa
concentração
Não
encontrada
Quadro 3.37: Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases.
3.3.3 Lama de decantação
No Quadro 3.38 são apresentadas as características físicas da lama de decantação. A
distribuição granulométrica e a curva granulométrica são apresentadas no Quadro 3.39 e na
Figura 3.48, respectivamente.
Ensaio Resultado
Finura na peneira # 0,075 mm – NBR 11579/1991 (%) 78,6
Umidade da amostra na condição embalada (%) 39,1
Impurezas orgânicas húmicas – NBR NM 49/2001 mais clara
Massa específica Le Chatelier – NBR 9776/1987 (g/cm
3
) 2,8415
Massa unitária no estado solto – NBR 7251/1982 seca ao ar (kg/dm
3
) 0,84
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção - UFES
Quadro 3.38: Caracterização física da lama de decantação.
O ensaio de granulometria a laser foi realizado no material passante na peneira de abertura de
0,5mm. A amostra de lama de decantação apresentou um resíduo de 60,6%. Método de
ensaio: PO-GT-1043-Distribuição granulométrica a laser.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 126
Porcentagem passante
D (µm)
P (%)
0,04
0,12
0,07
0,30
0,1
0,37
0,2
0,75
0,3
1,41
0,4
1,85
0,5
2,04
0,6
2,15
0,7
2,23
0,8 2,31
D (µm)
P (%)
0,9
2,40
1,0
2,50
1,1
2,62
1,2
2,75
1,3
2,90
1,4
3,04
1,6
3,35
1,8
3,66
2,0
3,99
2,2 4,32
D (µm)
P (%)
2,4
4,67
2,6
5,01
2,8
5,35
3,0
5,68
3,2
6,01
3,4
6,33
3,6
6,64
3,8
6,95
4,0
7,35
4,3 7,68
D (µm)
P (%)
4,6
8,10
5,0
8,64
5,3
9,04
5,6
9,43
6,0
9,93
6,5
10,53
7,0
11,11
7,5
11,66
8,0
12,19
8,5
12,71
D (µm)
P (%)
9,0
13,2
10,0
14,16
11,0
15,08
12,0
15,97
13,0
16,84
14,0
17,69
15,0
18,53
16,0
19,36
17,0
20,18
18,0
21,00
D (µm)
P (%)
19,0
21,82
20,0
22,64
21,0
23,46
22,0
24,28
23,0
25,10
25,0
26,76
28,0
29,26
30,0
30,93
32,0
32,59
34,0
34,22
D (µm)
P (%)
36,0
35,81
38,0
37,35
40,0
38,84
43,0
40,97
45,0
42,32
50,0
45,48
53,0
47,22
56,0
48,87
60,0
50,92
63,0
52,36
D (µm)
P (%)
66,0
53,72
71,0
55,85
75,0
57,43
80,0
59,27
85,0
60,97
90,0
62,55
95,0
64,02
100,0
65,39
112,0
68,29
125,0
70,89
D (µm)
P (%)
130,0
71,76
140,0
73,29
150,0
74,56
160,0
75,64
170,0
76,54
180,0
77,32
190,0
77,97
200,0
78,55
212,0
79,18
224,0
79,77
D (µm)
P (%)
240,0
80,54
250,0
81,02
280,0
82,57
300,0
83,74
315,0
84,71
355,0
87,58
400,0
91,19
425,0
93,32
450,0
95,51
500,0
100,0
Diâmetro correspondente a 63,2% de partículas passantes (µm) 106,7
Coeficiente angular da reta N 0,7714
Dimensão média (µm) 58,2
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm) 6,1
Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm) 384,6
Quadro 3.39: Distribuição granulométrica a laser da lama de decantação.
Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
A curva granulométrica da lama de decantação está representada na Figura 3.48. Ensaio
executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland.
Figura 3.48: Curva granulométrica da lama de decantação e pré-cal calcítica. (Ensaio executado pela
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland).
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 127
No Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland.
Quadro 3.40 tem-se a análise química da lama de decantação.
Composto Teor (% em massa)
Perda ao Fogo PF 17,98
Dióxido de silício SiO
2
14,52
Óxido de alumínio Al
2
O
3
4,37
Óxido de ferro Fe
2
O
3
16,7
Ferro total FeT -
Óxido de cálcio CaO 37,31
Óxido de magnésio MgO 3,21
Enxofre S -
Anidrido sulfúrico SO
3
3,07
Óxido de sódio Na
2
O 0,01
Óxido de potássio K
2
O 0,04
Carbono C -
Óxido de manganês MnO -
Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland.
Quadro 3.40: Análise química da lama de decantação.
Na Figura 3.49 tem-se o difratograma de Raios X da lama de decantação, realizado no
Laboratório de Raios X do Departamento de Engenharia de Minas da UFMG, e no Quadro
3.41, os resultados obtidos.
Figura 3.49: Difratograma de Raios-X da lama de decantação.
Amostra
Calcita
CaCO
3
Quartzo
SiO
2
Rankinita
Ca
3
Si
2
O
7
Cal
CaO
Portlandita
Ca(OH)I
2
Akermanita
Ca
2
Mg(Si
2
O
7
)
Lama de
decantação
Alta
concentração
Não
encontrado
Média
concentração
Não
encontrada
Não
encontrada
Não
encontrada
Quadro 3.41: Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 128
3.3.4 Escória dry-pit
As características físicas da escória dry-pit, grau de vitrificação, índice de refração e curva
granulométrica são apresentadas no Quadro 3.42, Quadro 3.43 e Figura 3.50.
Granulometria (NBR 7217/1987)
Peneiras Médias
Abertura de Malha (mm) % Retida % R. Acumulada
6,3 0 0
4,8 1 1
2,4 13 14
1,2 15 29
0,6 23 52
0,3 21 73
0,15 12 85
Fundo 15 -
Total 100 -
Dimensão máxima característica (NBR 7217/1987): 4,8 mm
Módulo de Finura (NBR 7217/1987): 2,54
Umidade da amostra na condição embalada (%): 9,8
Massa específica (Frasco de Chapman – NBR 9776/1987): 2,61 g/cm
3
Massa unitária no estado solto (NBR 7251/1982) estado natural: 1,33 kg/dm
3
Massa unitária no estado solto (NBR 7251/1982) seco ao ar: 1,4 kg/dm
3
Teor de materiais pulverulentos (NBR 7219/1987): 9,35%
I. orgânicas húmicas em agregado miúdo (NBR NM 49/2001): mais clara
Teor de argila e partículas friáveis (NBR 7218/1987): 0,12%
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.42: Caracterização física da escória dry-pit.
Ensaio Resultado
Grau de vitrificação 52
Índice de refração 1,65
Natureza Básica
Identificação da amostra: 75 850
OBS: A amostra apresentou várias partículas escuras que foram
contabilizadas como cristalinas.
O índice de refração refere-se à porção vítrea da escória.
Quadro 3.43: Grau de vitrificação e índice de refração – Escória dry-pit.
Fonte: ABCP
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 129
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1110
Abertura das peneiras (mm)
Porcentagem acumulada (%)
% acumulada retida (amostra) % acumulada retida (Limites inf erior e superior)
Figura 3.50: Curva granulométrica da escória dry-pit.
Na Figura 3.50 observam-se os limites granulométricos estabelecidos pela NBR 7211/1983.
Vê-se que a granulometria da escória dry-pit encontra-se de acordo com essa norma, dentro
dos limites da zona 3, classificando, dessa forma, esse material como semelhante a um
agregado miúdo médio.
A análise química da escória dry-pit encontra-se no Quadro 3.44. Ensaio executado pela
ABCP-Associação Brasileira de Cimento Portland.
Composto Teor (% em massa)
Perda ao fogo PF 5,91
Dióxido de silício SiO
2
30,25
Óxido de alumínio Al
2
O
3
10,00
Ferro total FeT -
Óxido de ferro Fe
2
O
3
7,47
Óxido de cálcio CaO 35,63
Óxido de magnésio MgO 6,98
Enxofre S -
Anidrido sulfúrico SO
3
3,03
Óxido de sódio Na
2
O 0,11
Óxido de potássio K
2
O 0,46
Carbono C -
Óxido de manganês MnO -
Ensaio executado pela ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland.
Quadro 3.44: Análise química escória dry-pit.
Na Figura 3.51 tem-se o difratograma de Raios X da escória dry-pit, realizado no Laboratório
de Raios X do Departamento de Engenharia de Minas da UFMG, e no Quadro 3.45, os
resultados obtidos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 130
Figura 3.51: Difratograma de Raios-X da escória dry-pit.
Amostra
Calcita
CaCO
3
Quartzo
SiO
2
Rankinita
Ca
3
Si
2
O
7
Cal
CaO
Portlandita
Ca(OH)I
2
Akermanita
Ca
2
Mg(Si
2
O
7
)
Escória
dry-pit
Média
concentração
Baixa
concentração
Não
encontrada
Não
encontrada
Não
encontrada
Alta
concentração
Quadro 3.45: Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases.
3.3.5 Escória granulada de alto-forno
Os resultados dos ensaios de caracterização física da escória granulada de alto-forno utilizada
como agregado miúdo são apresentados no Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de
Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.46 e atendem às especificações das normas brasileiras para agregado miúdo para
concreto.
Os índices do teor de argila em torrões e partículas friáveis e de materiais pulverulentos
atendem às prescrições da NBR 7211/1983.
A massa específica da escória granulada de alto-forno apresenta valor mais elevado do que os
agregados miúdos encontrados usualmente.
A massa unitária no estado solto é um pouco menor do que os valores de areias quartzosas,
devido, provavelmente, à forma angulosa dos grãos da escória de alto-forno.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 131
Granulometria (NBR 7217/1987)
Peneiras Médias
Abertura de Malha (mm) % Retida % Ret. Acumulada
6,3 - -
4,8 - -
2,4 3 3
1,2 25 28
0,6 42 70
0,3 24 94
0,15 5 99
Fundo 1 -
Total 100 -
Dimensão máxima característica (NBR 7217/1987): 2,4 mm
Módulo de Finura (NBR 7217/1987): 2,94
Massa específica (Frasco de Chapman – NBR 9776/1987): 2,8 g/cm
3
Massa unitária no estado solto (NBR 7251/1982): 1,28 kg/dm
3
Teor de materiais pulverulentos (NBR 7219/1987): 0,18%
Teor de argila e partículas friáveis (NBR 7218/1987): 0,1%
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.46: Caracterização física da escória granulada de alto-forno.
O módulo de finura igual a 2,94 pode ser considerado um pouco alto, podendo, no entanto, ser
usado como agregado miúdo, como citado em estudos anteriores (SILVA & ALMEIDA,
1986; RIBEIRO et al., 1990; COELHO, 2002).
Na Figura 3.52 apresenta-se a curva granulométrica da escória granulada de alto-forno.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1110
Abertura das peneiras (mm)
Porcentagem acumulada (%)
% acumulada ret ida (amostra) % acumulada ret ida (Limit es inferior e superior)
Figura 3.52: Curva granulométrica da escória granulada de alto-forno.
Observa-se na Figura 3.52 que a granulometria da escória encontra-se, em sua maior parte,
dentro dos limites da zona 4, sendo, portanto, classificada, segundo a NBR 7211/1983, como
agregado miúdo grosso.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 132
3.3.6 Lama da estação de tratamento de água (lama da ETA).
A lama da ETA, em sua condição de estocagem, apresenta-se com excesso de água. Seu
emprego foi condicionado a uma secagem ao sol, com posterior destorroamento no
laboratório, em britador de mandíbulas planas, obtendo-se uma granulometria fina com
aproximadamente 40% de material passando na peneira de número 100. A massa específica
da lama da ETA é apresentada no Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de
Construção – UFES
Quadro 3.47.
Ensaio Resultado
Massa específica Le Chatelier – NBR 9776/1987 (g/cm
3
) 2,4
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.47: Ensaio de caracterização física da lama da ETA.
A análise química da lama da ETA encontra-se no Quadro 3.48.
Composto Teor (% em massa)
Dióxido de silício SiO
2
19,09
Óxido de alumínio Al
2
O
3
30,44
Óxido de ferro Fe
2
O
3
12,43
Óxido de cálcio CaO 0,45
Óxido de magnésio MgO 0,24
Anidrido sulfúrico SO
3
0,53
Óxido de sódio Na
2
O 0,01
Óxido de potássio K
2
O 0,19
Óxido de titânio TiO
2
2,60*
Perda ao fogo PF 32,99
Resultado obtido por análise semi-quantitativa raios X, realizado em razão do
fechamento da amostra; Método de ensaio PO-GT-3051 análise química.
Quadro 3.48: Análise química da lama da ETA (Fonte: ABCP).
Na Figura 3.53 tem-se o difratograma de Raios X da lama da ETA realizado no Laboratório
de Raios X do Departamento de Engenharia de Minas da UFMG, e no Quadro 3.49, os
resultados obtidos.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 133
Figura 3.53: Difratograma de Raios-X da lama da ETA.
Amostra
Quartzo
SiO
2
Caulinita
Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
Gibbsita
Al(OH)
3
Lama da ETA Média concentração Baixa concentração Alta concentração
Quadro 3.49: Resultado do difratograma – Grau de concentração das fases.
3.3.7 Resíduo de corte de rocha
Este resíduo foi obtido em indústrias de beneficiamento de corte de rochas ornamentais. Ele
se apresentava na forma de pó, seco ao ar e foi objeto de um destorroamento prévio, para a
sua utilização como filler na melhoria da compacidade do tijolo. Suas propriedades físicas são
apresentadas no Quadro 3.50.
Ensaio Resultado
Massa específica (kg/dm
3
) 2,7
Finura #0,075 mm (% retida) 16,4
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção - UFES
Quadro 3.50: Características físicas do resíduo de corte de rochas.
A composição química típica do resíduo de corte de rocha analisada por SILVA (1998), para
diferentes amostras é apresentada na Tabela 3.1.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 134
Tabela 3.1: Composição química típica do resíduo de corte de rocha.
Determinações realizadas média
Valor
máximo
Valor
mínimo
Desvio
padrão
Variância
Óxido de magnésio MgO 1,99 8,25 0,37 2,20 4,84
Dióxido de silício SiO
2
58,86 68,80 46,35 5,63 31,70
Óxido de alumínio Al
2
O
3
12,52 21,71 6,92 3,67 13,47
Óxido de ferro Fe
2
O
3
13,45 17,67 8,07 2,32 5,38
Comp.
Quími
cos
(%)
Óxido de cálcio CaO 5,10 8,61 3,23 1,50 2,25
Óxido de sódio Na
2
O 2,20 4,10 1,07 0,87 0,75
Óxido de potássio K
2
O 4,81 6,25 1,45 1,22 1,49
Álcalis
Totais
(%)
Equivalente alcalino em Na
2
O 5,36 8,20 2,4 1,42 2,02
SiO
2
+ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
84,83 108,18 61,34 11,62 50,52
Fonte: SILVA, 1998a
3.3.8 Caracterização e classificação ambiental dos co-produtos siderúrgicos
Para a caracterização e a classificação ambiental das amostras, foram comparadas as
concentrações obtidas dos parâmetros analisados com os limites máximos do Anexo F
(Concentração – Limite máximo no extrato obtido no ensaio de lixiviação) e do Anexo G
(Padrões para o ensaio de solubilização) da NBR 10004/2004 da ABNT.
As amostras com extrato lixiviado que apresentem ao menos um parâmetro com concentração
acima dos limites definidos na NBR 10004/2004 da ABNT são classificadas como resíduo
Classe I (perigoso), caso contrário, são classificadas como Classe II (não perigoso).
As amostras do extrato solubilizado que apresentem ao menos um parâmetro com
concentração acima dos limites da NBR 10004/2004 da ABNT são classificadas Classe II A
(não inerte), as demais são classificadas como Classe II B (inerte).
As amostras que apresentem valores de pH fora da faixa (2 a 12,5) estabelecida na NBR
10004/2004 são consideradas resíduos corrosivos, classificados, portanto, como resíduos
Classe I (perigoso)(LORENZONI 2005).
3.3.8.1. Corrosividade
Para a análise da corrosividade, foi feita a análise de pH da mistura do co-produto com água,
na proporção de 1:1 em massa. Os resultados da corrosividade dos co-produtos, de acordo
com LORENZONI (2005), encontram-se na Tabela 3.2.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 135
Tabela 3.2: Análise do pH dos co-produtos (LORENZONI, 2005).
Análise do pH
Triplicada
Amostra
1 2 3
Média
Desvio
padrão
Coeficiente
de variação
Pré-cal calcítica 12,73 125 12,71 12,70 0,04 0,33
Lama de decantação 12,22 12,23 12,30 12,25 0,04 0,36
Escória bruta 9,01 8,94 8,99 8,98 0,04 0,40
Escória moída 9,90 10,00 9,91 9,94 0,06 0,55
Lodo de ETA 5,95 5,91 5,86 5,91 0,05 0,76
Resíduo corte granito 8,67 8,58 8,58 8,61 0,05 0,60
Não foi possível a determinação do pH da amostra da cal calcítica fina devido ao consumo
total da água nas reações de hidratação dos compostos anidros presentes na amostra.
Conforme a NBR 10004:2004 da ABNT, são considerados corrosivos os resíduos que
apresentarem pH fora da faixa de 2 a 12,5. Da Tabela 3.2, as amostras da pré-cal calcítica
apresentaram pH superior a 12,5, sendo, portanto, caracterizadas como corrosiva. Verifica-se
que os demais co-produtos em estudo não possuem a característica de corrosividade, por
apresentarem resultados dentro dos limites (LORENZONI 2005).
3.3.8.2. Toxicidade
A característica de toxicidade foi analisada com base no ensaio de lixiviação dos co-produtos.
No Quadro 3.51, apresentam-se os resultados médios dessas análises.
Parâmetro
Cal calítica
fina
Pré-cal
calcítica
Lama de
decantação
Escória
dry-pit
Escória
moída
Lama de
ETA
Resíduo
granito
NBR
10004/2004
Fluoreto 1,41 1,81 0,42 1,8 1,66 0,41 0,98 150,0
Arsênio 0,003 ND 0,002 0,003 0,003 0,003 0,002 1,0
Bário 3,249 1,309 1,021 0,989 1,011 1,102 0,511 70,0
Cádmio 0,0013 0,0013 0,0006 0,0021 0,001 0,004 0,005 0,5
Cromo total 0,0056 0,0075 0,0055 0,0069 0,0052 0,0022 0,0012 5,0
Chumbo 0,0016 0,0128 0,0001 0,0006 0,0036 0,0097 0,0098 1,0
Mercúrio 0,001 0,0005 0,0007 0,0008 0,0007 0,001 0,0007 0,1
Prata 0,0042 0,002 0,0023 0,004 0,0038 0,0034 0,021 5,0
Selênio 0,0002 0,0016 0,0009 0,0052 0,002 0,0002 0,0004 1,0
Quadro 3.51: Médias das análises dos extratos lixiviados dos co-produtos (LORENZONI, 2005)
Conforme os resultados do Quadro 3.51, nenhuma das amostras dos co-produtos analisados
apresentou concentração acima dos limites máximos constantes na NBR 10004:2004 da
ABNT, portanto, os mesmos são classificados como Classe II (não perigoso).
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 136
3.3.8.3. Inerticidade
A inerticidade foi analisada com base no ensaio de solubilização dos co-produtos. No Quadro
3.52 apresentam-se os resultados de médias dessas análises.
Parâmetro
Cal calítica
fina
Pré-cal
calcítica
Lama de
decantação
Escória
dry-pit
Escória
moída
Lama de
ETA
Resíduo
granito
NBR
10004/2004
Alumínio 0,021 0,022 0,043 0,368 2,243 0,341 0,028 0,2
Arsênio 0,0034 ND ND ND 0,0135 0,0048 0,0053 0,01
Bário 0,723 0,150 0,501 0,152 0,571 0,247 0,001 0,7
Cádmio 0,0003 0,0020 0,0003 0,0011 0,0005 0,0002 0,0002 0,005
Chumbo 0,0009 0,0157 0,0004 0,0009 0,0016 0,0008 0,0008 0,01
Cobre 0,015 0,002 0,034 0,008 0,040 0,361 0,052 2,0
Cromo total 0,0173 0,0120 0,0110 0,0116 0,0114 0,0028 0,0024 0,05
Ferro 0,06 0,08 0,06 0,06 0,06 1,91 0,03 0,3
Manganês 0,02 0,03 0,01 0,02 0,01 4,03 0,01 0,1
Mercúrio 0,0003 0,0004 0,0005 0,0004 0,0006 0,0017 0,0005 0,001
Prata 0,0016 0,0050 0,0010 0,0086 0,0005 ND 0,0006 0,05
Selênio 0,0007 0,0017 0,0008 0,0010 0,0009 0,0010 0,0007 0,01
Sódio 20,29 6,10 8,57 17,15 25,38 5,52 22,56 200
Zinco 0,015 ND 0,034 0,008 0,040 0,361 0,052 5,0
Cloreto 31,53 87,08 69,48 72,24 139,99 68,44 32,1 250
Dureza 2122,4 3150,0 1487,9 1308,1 121,5 311,0 70,7 -
Fluoreto 1,45 1,84 0,31 0,88 0,25 0,22 1,65 1,5
Sulfato 31,3 1328,9 22,2 1099,9 41,1 42,4 36,3 400
Quadro 3.52: Médias das análises extratos solubilizados dos co-produtos (LORENZONI, 2005)
Conforme os resultados do Quadro 3.52, a média dos resultados das amostras analisadas para
os co-produtos pré-cal calcítica, cal calcítica fina, escória dry-pit, escória moída, lama de ETA
e resíduo de corte de granito apresentaram valores acima das concentrações limites da NBR
10004:2004 da ABNT para diferentes parâmetros. No caso da pré-cal calcítica, os parâmetros
foram: chumbo, fluoreto e sulfato. Para a cal calcítica fina, o parâmetro foi o bário, Para a
escória dry-pit, os parâmetros foram: o alumínio e o sulfato. Para a escória moída, os
parâmetros foram: o alumínio e o arsênio. Para a lama de ETA, os parâmetros foram: o
alumínio, ferro, manganês e mercúrio. Para o resíduo de corte de granito, o parâmetro foi o
fluoreto. Portanto, estes co-produtos são classificados como Classe II A (não inerte).
Para os parâmetros analisados, a amostra da lama de decantação não apresentou nenhum
resultado acima das concentrações limites da NBR 10004:2004 da ABNT, portanto, para estes
parâmetros esta amostra apresenta característica de inerticidade.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 137
3.3.9 Cimento Portland de Alto-Forno CP III–32 RS
A caracterização física, a análise química e o teor de escória do cimento Portland de alto-
forno CP III-32-RS (NBR 5735/1991 da ABNT) são apresentados no Ensaio executado no
LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.53, Quadro 3.54, e Quadro 3.55.
Ensaio Resultado
Finura na peneira # 0,075 mm – NBR 11579/1991 (%) 0,6
Água da pasta de consistência normal- NBR 11580/1991 (g) 152
Início 2h48min
Tempos de pega (h)
Fim 4h18min
Expansibilidade de Le Chatelier – NBR 11582/1991 0
Superfície específica Blaine – NBR NM 76/1998 (cm
2
/g) 4 220
Massa específica – NBR NM 23/1998 (g/cm
3
) 2,97
3 dias 16,9
7 dias 31,7
Resistência à compressão axial – NBR 7215/1996
28 dias 49,5
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Quadro 3.53: Caracterização física do cimento Portland – CP III-32-RS.
Composição química Normas % em massa
Dióxido de silício SiO
2
NBR 9203/85 29,88
Óxido de alumínio Al
2
O
3
NBR 9203/85 9,92
Óxido de ferro Fe
2
O
3
NBR 9203/85 1,43
Óxido de cálcio total CaO NBR 9203/85 50,95
Óxido de magnésio MgO NBR 9203/85 5,78
Anidrido sulfúrico SO
3
NBR 5745/89 0,69
Óxido de sódio Na
2
O NBR 5747/89 0,09
Óxido de potássio K
2
O NBR 5747/89 0,36
Enxofre S NBR 5746/91 0,62
Anidrido Carbônico CO
2
NBR 11583/90 0,15
Resíduo insolúvel RI NBR 5744/89 2,3
Óxido de Cálcio livre CaO NBR 5744/89 0,38
Óxido de titânio TiO
2
PO-GT-6021 0,38
Perda ao fogo PF NBR 5743/89 0,32
Equivalente alcalino em Na
2
O(0,68xK
2
O%Na
2
O%) - 0,33
Quadro 3.54: Análise química do cimento Portland CP III-32-RS.
Material Teor de escória (% em massa)
Cimento CP III-32-RS 66
Quadro 3.55: Teor de escória de alto-forno presente no cimento CP III-32-RS (Fonte: ABCP).
Os resultados indicam que o cimento encontra-se em conformidade com a especificação NBR
5735/1991 – Cimento Portland de Alto-Forno.
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 138
3.3.10 Gipsita.
A gipsita foi obtida por moagem no LEMAC no Centro Tecnológico da UFES, em moinho de
bolas, e empregada na finura menor que 0,075 mm.
As características físicas da gipsita estão no Quadro 3.56 e a análise química no Quadro 3.57.
Ensaio Resultado
Massa específica Le Chatelier – NBR 9776/1987 (kg/dm
3
) 2,64
Quadro 3.56: Características físicas da gipsita.
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção – UFES
Composição química % em massa
Dióxido de silício SiO
2
5,36
Óxido de alumínio Al
2
O
3
0,47
Óxido de ferro Fe
2
O
3
0,38
Óxido de Cálcio l CaO 37,55
Anidrido sulfúrico SO
3
47,30
Óxido de sódio Na
2
O 0,05
Óxido de potássio K
2
O 0,26
Perda ao fogo PF 8,85
Quadro 3.57: Análise química da gipsita (Fonte: ABCP).
3.3.11 Cal CH I.
A cal hidratada utilizada é do tipo CH I. Suas características físicas estão no Ensaio executado
no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção - UFES
Quadro 3.58 e a análise química no Quadro 3.59.
Ensaio Resultado
Material retido na peneira #30 (%) 0
Material retido na peneira #200 (%) 0,37
Massa específica Le Chatelier – NBR 9776/1987 (kg/dm3) 2,32
Ensaio executado no LEMAC- Laboratório de Materiais de Construção - UFES
Quadro 3.58: Características físicas da cal CH I.
Composição química % em massa
Dióxido de silício SiO
2
0,93
Óxido de alumínio Al
2
O
3
0,27
Óxido de ferro Fe
2
O
3
0,36
Óxido de cálcio l CaO 72,48
Anidrido sulfúrico SO
3
0,14
Óxido de sódio Na
2
O -
Óxido de potássio K
2
O 0,07
Perda ao fogo PF 25,28
Quadro 3.59: Análise química da cal CH I (Fonte: ABCP).
Capítulo 3 – Projeto experimental, métodos e materiais 139
A composição química da cal analisada está compatível com outras cales utilizadas em
estudos de ativação da escória de alto-forno (JOHN, 1995).
3.3.12 Silicato de Sódio.
As propriedades físicas e químicas do silicato de sódio foram fornecidas pelo fabricante e
estão apresentadas no Quadro 3.60 e no Quadro 3.61, respectivamente.
Análise física Resultado
Módulo sílica SiO
2
/ Na
2
O 1,62
Densidade a 25ºC (g/l) 1,605
Viscosidade a 25ºC (cP) 830
Graus ºBe 54,5
Quadro 3.60: Propriedades físicas do silicato de sódio.
Compostos Teor (% em massa seca)
Na
2
O 18,196
SiO
2
29,584
Sólidos totais 47,78
Umidade 52,22
Quadro 3.61: Propriedades químicas do silicato de sódio.
O silicato de sódio utilizado na ativação da escória de alto-forno apresenta características
conforme literatura (JOHN, 1995; SHI; DAY, 1995; WANG et al., 1995; SHI, 1996; SILVA,
1998; COLLINS; SANJAYAN, 1998; COLLINS; SANJAYAN, 1999).
3.3.13 Pigmento
As análises físicas dos pigmentos empregados foram fornecidas pelo fabricante e estão
apresentadas no Quadro 3.62.
Tipo de pigmento
Massa específica
(kg/dm
3
)
Finura #0,045
mm (% Max.)
Bayferrox amarelo 918Lo 4,0 0,1
Bayferrox vermelho 732 4,7 0,3
Bayferrox marrom 658 4,5 0,4
Verde universal G5 2,8 1,0
Quadro 3.62: Características físicas dos pigmentos.
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados das misturas para estudos
preliminares, das misturas experimentais, do estudo de ativadores, do estudo dos pigmentos e
dos traços selecionados para a produção dos tijolos.
4.1.1 Misturas para estudos preliminares
Nesses experimentos foram observados os seguintes aspectos: facilidade de mistura,
consistência para prensagem, aparência e cor do tijolo, resistência à compressão e absorção de
água.
Decorrente dessas avaliações, alguns co-produtos se mostraram interessantes e outros foram
descartados, como se antecipa no Quadro 4.1. e é descrito a seguir, no item 4.2.1.
Co-produto Definição/uso
Avaliação
preliminar de uso
Justificativas para uso ou
descarte
Escória granulada
moída de alto-forno
Substituição ao
cimento
sim Bons resultados (resistência à
compressão)
Cal calcítica fina ativador descartada Hidratação lenta (cal virgem),
gerou expansibilidade e
erupções no tijolo
Pré-cal calcítica ativador sim Bons resultados (resistência à
compressão)
Lama de decantação
úmida
Material fino
(plastificante)
descartada Dificuldade para
homogeneização, umidade
elevada. Requer equipamento
especial
Lama de decantação
seca
Material fino
(plastificante)
sim Bons resultados com material
peneirado (consistência,
compacidade e resistência à
compressão)
Lama da ETA Material fino
(plastificante)
sim Bons resultados com material
seco ao ar e posteriormente
britado (consistência,
compacidade, resistência à
compressão e absorção de
água)
Escória dry-pit Substituição à areia
(fração inferior a
5mm)
sim Bons resultados com material
peneirado (consistência,
compacidade e resistência à
compressão)
Escória granulada de
alto-forno
Substituição à fração
fina da escória dry-pit
sim Possível correção da
granulometria da escória dry-
pit
Quadro 4.1: Amostras ensaiadas dos co-produtos pré-selecionados.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 141
Quanto aos equipamentos, verificou-se a necessidade de uso de misturador de eixo horizontal
do tipo argamassadeira e adequação da prensa semi-industrial em seu volume de fôrma e para
a obtenção de maior energia de prensagem.
Os co-produtos com melhores resultados nas propriedades físicas e mecânicas foram objetos
de caracterizações mais específicas.
4.1.1.1. Resultados das misturas para estudos preliminares
As misturas para estudos preliminares objetivaram testar misturadores e características de
operação de uma prensa, mostrado no Quadro 4.2.
Traço Objetivo
T-1, T-2 Testes preliminares de um misturador e da prensa.
T-3, T-4 Teste dos co-produtos pré-selecionados (escória moída, pré-cal calcítica, lama de decantação
da planta Saporo seca e escória dry-pit) para baixar o consumo do aglomerante.
T-5 Avaliação do misturador tipo batedeira em mistura com o co-produto lama de decantação da
planta Saporo, na condição úmida, e o co-produto cal calcítica fina como ativador.
T-6 Teste do misturador tipo betoneira de eixo vertical com os co-produtos escória moída, pré-
cal calcítica, lama de decantação da planta Saporo seca, lama de decantação da planta
Saporo úmida e escória dry-pit.
T-7, T-8 Melhoria da homogeneização dos co-produtos lama de decantação da planta Saporo úmida e
lama da ETA na forma original como foram coletados utilizando um misturador de eixo
horizontal.
T-9 Aumentar o percentual de escória moída, utilizando como agregados, a lama de decantação
da planta Saporo seca e a escória dry-pit; avaliar o misturador de eixo horizontal com carga
plena, e reduzir a absorção de água.
Quadro 4.2: Objetivos das misturas preliminares.
Foram utilizados os traços T-1 e T-2, mostrados no Quadro 4.3, que resultaram tijolos com
boa aparência superficial e resistência à compressão satisfatória (Tabela 4.1). Observou-se
que a energia de mistura do misturador tipo batedeira era adequada, mas para uma quantidade
de material suficiente apenas para a produção de quatro tijolos, necessitando de várias
misturas para atender a um volume maior. Na avaliação da prensa aumentou-se a altura da
fôrma do tijolo, proporcionando-se maior volume de material solto, com conseqüente
melhoria da compactação.
A pré-cal calcítica, por suas características físicas e químicas, foi empregada, nessas misturas,
como possível ativador da escória granulada de alto-forno moída, fazendo parte do material
aglomerante.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 142
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Lama de
decantação seca
Escória dry-
pit
Água
H
(%)
m
T-1 0,50 0,50 1,18 2,26 1,06 23,87 3,44
T-2 0,50 0,50 1,08 3,07 1,14 22,14 4,15
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.3: Traços T-1 e T-2 para testes preliminares de equipamentos.
Tabela 4.1: Resultados de resistência à compressão dos traços T-1 e T-2.
Resistência à compressão aos 7 dias (MPa)
Traço
Nº corpos-de-
prova
Média Menor valor
Desvio
padrão
T-1 2 8,13 7,64 0,69
T-2 2 7,85 7,43 0,59
Estando as resistências nestes traços bem acima dos valores normalizados
1
, buscou-se reduzir
o consumo do aglomerante, testando-se os co-produtos pré-selecionados, escória granulada de
alto-forno moída, pré-cal calcítica, lama de decantação seca e escória dry-pit, nos traços T-3 e
T-4, mostrados no Quadro 4.4. Estes traços foram testados e apresentaram bons resultados de
resistência à compressão, como se vê na Tabela 4.2. O valor da absorção de água foi próximo
ao limite máximo da norma. Os tijolos apresentaram aparência satisfatória.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Lama de
decantação seca
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-3 0,50 0,50 3,34 8,66 2,66 20,46 12
T-4 0,50 0,50 4,20 9,80 3,11 20,73 14
(*) Umidade calculada com base na água adicionada e na água contida nos materiais
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.4: Traços T-3 e T-4 com objetivo de reduzir o consumo de aglomerante.
Tabela 4.2: Resultados de resistência à compressão e absorção de água dos traços T-3 e T-4.
Resistência à compressão aos 7 dias (MPa) Absorção (%)
Traço
Nº
corpos-
de-prova
Média Menor valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Valor
individual
T-3 4 7,6 7,46 0,14 1 20,36
T-4 6 6,6 6,04 0,54 (*) -
(*) não realizado
1
A norma NBR 8491/1984 – Tijolo maciço de solo-cimento estabelece os valores de resultados de resistência à
compressão - mínimo individual de 1,7 MPa e mínimo da média de 2,0 MPa, e para a absorção de água -
máximo individual de 22% e máximo da média de 20%.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 143
A seguir foi avaliado o misturador tipo batedeira em mistura com os co-produtos lama de
decantação úmida e cal calcítica fina como ativador, no traço T-5 como formulado no Quadro
4.5.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal
calcítica
fina
Lama de
decantação úmida
Escória
dry-pit
Água H (%) m
T-5 0,50 0,50 3,60 8,40 4,25 32,69 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.5: Traço T-5 executado para testar misturador-batedeira.
Ocorreu reação instantânea no traço T-5, com elevada liberação de calor durante a mistura.
No tijolo endurecido, observaram-se erupções pontuais contendo escamas de cal calcítica fina
como se vê na Figura 4.1, evidenciando a não dissolução das mesmas. Dessa forma os tijolos
não constituíram amostras íntegras para os ensaios de resistência e de absorção, sendo,
portanto descartado este co-produto.
Figura 4.1: Erupção pontual provocada pela expansão da cal calcítica fina no traço T-5.
No emprego da lama de decantação úmida, um material de consistência plástica, como
agregado fino, observou-se dificuldade de mistura com a formação de grumos. O misturador
tipo batedeira, de eixo vertical com movimento planetário, não homogeneizou a mistura
contendo a lama de decantação úmida.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 144
Objetivando testar o misturador tipo betoneira de eixo vertical, executou-se o traço T-6 com
os co-produtos escória moída, pré-cal calcítica, lama de decantação seca, lama de decantação
úmida e escória dry-pit, nas proporções mostradas no Quadro 4.6.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Lama de decantação
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
úmida seca
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-6 0,50 0,50 1,08 2,52 8,40 3,92 30,15 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.6: Traço T-6 elaborado para testar misturador-betoneira de eixo vertical.
O misturador não promoveu a dissolução da lama de decantação úmida na condição pastosa,
situação de coleta, observando-se grumos na mistura. A prensagem deste material conformou
tijolos de aparência satisfatória, porém os ensaios revelaram diminuição na resistência,
verificando-se na região de fratura dos tijolos pontos de concentração da lama, como se vê na
Figura 4.2. A absorção também foi elevada em decorrência dos grumos no interior do tijolo.
Estes resultados são mostrados na Tabela 4.3.
Figura 4.2: Grumos de lama de decantação úmida presentes no tijolo do traço T-6.
Tabela 4.3: Resultados de resistência à compressão e de absorção de água do traço T-6.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº
corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-6 8 3,98 3,66 0,23 4 23,78 24,8 1,10
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 145
Buscando-se a eficiência de homogeneização para os co-produtos lama de decantação úmida e
lama da ETA, na forma original pastosa, como foram coletados, foi testado um misturador de
eixo horizontal em duas novas misturas, os traços T-7 e T-8, mostrados no Quadro 4.7.
Traços (materiais secos)
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Lama de
decantação
úmida
Lama
da ETA
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-7 0,50 0,50 3,59 - 6,04 2,05 19,29 9,63
T-8 0,50 0,50 5,75 0,55 9,57 4,64 27,50 15,87
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.7: Traços T-7 e T-8 elaborados para testar misturador de eixo horizontal.
Os resultados dos ensaios não foram satisfatórios, devido à diminuição da resistência e ao
aumento da absorção, (Tabela 4.4). Nestas misturas houve dificuldade na homogeneização
dada à excessiva umidade, ficando descartada a utilização dos materiais nesta condição de
coleta.
Tabela 4.4:Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-7 e T-8.
Resistência à compressão aos
7 dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº
corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-7 3 3,61 3,36 0,23 2 23,50 23,54 0,06
T-8 3 1,17 1,08 0,11 2 24,73 25,21 0,68
Decorrente do observado nos três últimos traços, foi executado o traço T-9, com maior
consumo do mesmo aglomerante e como agregados a lama de decantação seca e a escória dry-
pit, com o objetivo de reduzir a absorção de água. Buscava-se, também, a avaliação do
misturador de eixo horizontal com carga plena. O Traço T-9 está mostrado no Quadro 4.8.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Lama de decantação
seca
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-9 0,50 0,50 2,50 7,50 2,48 22,51 10
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.8: Traço T-9 para testar misturador de eixo horizontal com carga plena.
Neste teste o misturador teve bom desempenho no sentido de promover a homogeneização
dos materiais, mostrando-se adequado e os tijolos apresentaram boa aparência e resistência à
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 146
compressão, mas os resultados de absorção de água ainda foram superiores aos da norma
2
,
(Tabela 4.5).
Tabela 4.5: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, do traço T-9.
Resistência à compressão aos 7 dias
(MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média Menor valor Desviopadrão
Nº
corpos-
de-prova
Média Maior valor
T-9 7 6,65 4,51 1,36 4 22,81 23,41
4.1.2 Resultados das misturas experimentais para seleção dos traços.
As misturas experimentais totalizaram trinta e quatro traços, do T-10 ao T-43, para a seleção
dos co-produtos, ativadores, teor de pigmento e são mostrados nos Quadro 4.9, Quadro 4.10,
Quadro 4.11 e Quadro 4.12,conforme respectivos objetivos.
Traço Objetivo
T-10, T-11, T-12 Variar a quantidade de água para melhor aparência, compacidade e menor absorção de
água dos tijolos.
T-13 e T-14 Usar o silicato de sódio em conjunto com a pré-cal calcítica na ativação da escória
granulada de alto-forno moída.
T-15 Testar a cal CH I e a gipsita como ativadores
T-16, T-17, T-18 e
T-19
Testar os ativadores silicato de sódio, em quatro teores, e a cal CH I como adição ao
aglomerante (escória de alto-forno moída + silicato de sódio).
T-20 Testar o cimento CP III-32-RS como ativador.
T-21 Testar traço sem ativador, utilizando apenas a escória de alto-forno como aglomerante e
a lama de decantação e a escória dry-pit, em menores teores, como agregados.
Quadro 4.9: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos.
Traço Objetivo
T-22 a T-26 Variar teor de finos (escória moída + cal) da parcela de agregado.
T-27 a T-30 Variar o teor de cal na parcela de agregado, mantendo m aproximadamente constante.
T- 31 a T-33 Reduzir a absorção de água do traço T-23 (traço de maior absorção), utilizando como
ativador silicato de sódio.
Quadro 4.10: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
Traço Objetivo
T-34 a T-37 Variar o teor de lama da ETA em substituição a cal CH I na parcela de agregados, avaliar o
efeito na pigmentação da matriz e nas propriedades de resistência à compressão e absorção
de água.
T-38 a T-41 Variar o teor de resíduo de corte rocha em substituição a cal CH I na parcela de agregados,
avaliar o efeito na pigmentação da matriz e nas propriedades de resistência à compressão e
absorção de água.
Quadro 4.11: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
2
A norma NBR 8491/1984 – Tijolo maciço de solo-cimento estabelece os valores de resultados de resistência à
compressão - mínimo individual de 1,7 MPa e mínimo da média de 2,0 MPa, e para a absorção de água -
máximo individual de 22% e máximo da média de 20%.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 147
Traço Objetivo
T-42, T-43 e
T-44
Alterar os traços T-36, T-38 e T-37, excluindo o ativador silicato de sódio nas misturas, com
o propósito de identificar a possibilidade de ativação pelos próprios co-produtos siderúrgicos
e resíduo de corte de rocha.
T-45 Avaliar o traço com apenas escória moída e escória dry-pit como agregados e como ativador
o silicato de sódio em um menor percentual de Na
2
O.
Quadro 4.12: Objetivos das misturas experimentais para a seleção dos traços dos tijolos
4.1.2.1. Resultados das misturas para seleção do tipo e teor de ativadores
Os ativadores empregados no estudo foram: silicato de sódio, cal CH I, gipsita e cimento
Portland de alto-forno CP III-32 RS.
Os traços mostrados no Quadro 4.13 foram formulados a partir do traço T-9, visando
aumentar a fração grossa da granulometria da mistura com a introdução da escória granulada
de alto-forno. Variou-se o percentual de água entre os traços para a avaliação do efeito na
compactação, quanto ao aspecto e nas propriedades resistência e absorção de água.
Traços - materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Lama de
decant. seca
Escória
granulada
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-10 0,50 0,50 3,50 2,50 6,00 22,46 12
T-11 0,50 0,50 3,50 2,50 6,00 20,34 12
T-12 0,50 0,50 3,50 2,50 6,00 23,22 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.13: Traços T-10, T-11 e T-12, para avaliar os efeitos da escória granulada como agregado.
A aparência dos tijolos foi satisfatória, com efeitos positivos na resistência, porém os
resultados da absorção de água mantiveram-se superiores aos de norma como se vê na Tabela
4.6.
Tabela 4.6: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-10, T-11 e T-12.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Médi
a
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº
corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-10 14 8,46 7,97 0,25 6 21,31 21,55 0,17
T-11 2 6,24 6,18 0,08 4 22,18 22,63 0,33
T-12 5 7,16 6,18 0,27 5 21,75 22,33 0,34
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 148
O ativador silicato de sódio foi usado como adição em diferentes teores sobre o traço T-11,
com alterações na fração aglomerante. Para a avaliação de seu efeito foram testados os traços
T-13 e T-14, observado no Quadro 4.14.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traç
o
Escória
moída
Pré-cal
calcítica
Teor
Na
2
O (%)
Lama de
decantação
seca
Escória
granulada
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-13 0,50 0,35 4,87 3,50 2,50 6,00 21,91 12
T-14 0,50 0,50 2,59 3,50 2,50 6,00 20,75 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.14: Traços T-13 e T-14para avaliar o ativador silicato de sódio.
Na Tabela 4.7 observa-se discreto aumento nas resistências e na absorção do traço T-14. Os
tijolos do Traço T-13, durante o ensaio de absorção de água se romperam, como se vê na
Figura 4.3, provavelmente pela expansão da lama de decantação.
Tabela 4.7: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-13 e T-14.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-13 5 7,21 6,59 0,44 * * * *
T-14 2 8,64 8,3 0,48 2 24,79 25,61 1,16
* Os corpos de prova romperam-se durante o ensaio de absorção de água
Figura 4.3: Expansão apresentada pelas amostras do T-13 no ensaio de absorção.
No traço T-15, mostrado no Quadro 4.15, foram utilizadas a cal CH I e a gipsita como
ativadores em adição ao aglomerante.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 149
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal
CH
I
Gipsit
a
Lama de
decant. seca
Escória
granulada
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-15 1,00 0,10 0,05 3,50 2,50 6,00 22,40 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.15: Traço T-15.
Nos resultados mostrados na Tabela 4.8, observa-se que houve diminuição na absorção de
água, porém com valores ainda superiores aos limites da norma NBR 8491/1984 e discreto
aumento da resistência à compressão.
Tabela 4.8: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-15.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-15 5 9,71 9,18 0,44 5 22,78 23,26 0,47
Durante o ensaio de absorção de água dos tijolos do Traço T-15, surgiram trincas nos corpos-
de-prova, com se vêem na Figura 4.4, possivelmente devido à presença dos ativadores com os
co-produtos.
Figura 4.4: Trincas mapeadas nas amostras do traço T-15.
Nos traços do Quadro 4.16, foram testados o ativador silicato de sódio e a cal CH I, em quatro
teores, como adições ao aglomerante.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 150
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Teor
Na
2
O (%)
Cal
CH I
Lama de
decant. seca
Escória
granulada
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-16 1,00 1 0,05 3,50 2,50 6,00 3,08 22,71 12
T-17 1,00 2 0,05 3,50 2,50 6,00 3,10 22,99 12
T-18 1,00 3 0,05 3,50 2,50 6,00 3,07 23,02 12
T-19 1,00 5 0,05 3,50 2,50 6,00 3,21 24,50 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.16: Traços T-16, T-17, T-18 e T-19, para avaliar o ativador silicato de sódio em quatro teores.
Os valores das resistências à compressão dos corpos-de-prova, mostrados na Tabela 4.9,
continuaram acima dos valores especificados pela norma NBR 8491/1984, porém, na
realização do ensaio de absorção de água, houve novamente a ruptura total dos tijolos.
Tabela 4.9: Resultados de resistência à compressão- traços T-16, T-17, T-18 e T-19.
Resistência à compressão aos 7 dias (MPa)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
T-16 5 9,52 8,51 0,76
T-17 5 9,25 9,09 0,12
T-18 5 9,60 9,30 0,34
T-19 5 9,93 9,51 0,31
Amostras dos tijolos do traço T-19 foram coletadas e enviadas para análises por difração de
Raios-X (DRX) e observação por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para verificar a
presença de possíveis compostos expansivos.
Buscando-se a diminuição da absorção de água e avaliação da causa das expansões ocorridas
nos tijolos obtidos com os traços anteriores, foi testado o Cimento CP III-32 RS como
ativador no traço T-20, em substituição, na fração aglomerante. No Quadro 4.17 é apresentado
o traço T-20.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cimento
CP III-32-
RS
Lama de
decant. seca
Escória
granulad
a
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-20 0,80 0,20 3,50 2,50 6,00 3,15 22,10 12
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.17: Traço T-20 para avaliar o ativador CP III-32 RS.
Os resultados de resistência à compressão dos tijolos do traço T-20 permaneceram elevados,
(Tabela 4.10).
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 151
Tabela 4.10: Resultados de resistência à compressão, traço T-20.
Resistência à compressão aos 9 dias (MPa)
Traço
Nº corpos-de-
prova
Média Menor valor Desvio padrão
T-20 5 9,74 9,7 0,22
Mais uma vez, os tijolos se romperam durante o ensaio de absorção, impossibilitando esta
determinação.
Com a intenção de avaliar somente os co-produtos quanto à causa das expansões, foi
preparado o traço T-21, sem a utilização de ativador (Quadro 4.18).
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Lama de
decant. seca
Escória dry-pit
Água
H
(%)
m
T-21 1,00 2,40 5,60 2,21 23,81 8
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.18: Traço T-21 sem ativador.
O traço T-21 apresentou tijolos com trincas de expansão de forma mapeada durante o ensaio
de absorção. A plasticidade e a aparência continuaram satisfatórias e houve um aumento da
resistência, compatível com a diminuição da relação agregado/aglomerante, conforme
resultados da Tabela 4.11.
Tabela 4.11: Resultados de resistência à compressão, traço T-21.
Resistência à compressão aos 9 dias (MPa)
Traço
Nº
corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio padrão
T-21 5 11,37 10,38 0,45
O resultado de análise da microscopia eletrônica de varredura (MEV) realizado em fragmento
do tijolo revelou diferentes regiões com grande quantidade de etringita, composto expansivo
formado pela combinação de enxofre, oxigênio, cálcio e alumínio, conforme ilustrado na
Figura 4.5. As análises químicas e as difrações de Raios-X dos co-produtos empregados nos
traços anteriores (T-19) revelaram a presença de compostos formadores de etringita,
principalmente na lama da decantação seca. Este composto, etringita, presente no interior do
tijolo, gerou uma pressão suficientemente capaz de trincar e romper os corpos-de-prova.
Dessa constatação, optou-se pelo descarte da lama da decantação nos estudos posteriores. Este
resíduo poderia, eventualmente, ser estudado, em teores muito pequenos e com avaliação de
durabilidade em ensaios de longa duração.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 152
Os traços T-22, T-23, T-24, T-25 e T-26 incorporaram a cal e a escória granulada de alto-
forno moída como agregados para suprir a retirada da lama da decantação, que por ser
material fino, apresentava resultados positivos na coesão e plasticidade.
(a) (b)
Figura 4.5: MEV de fragmento de tijolo T-19, com presença de enxofre, oxigênio e cal.
No Quadro 4.19 apresentam-se os traços com variações nas massas dos agregados finos, tendo
sido mantida a fração granular de escória dry-pit. Estes foram os primeiros estudos sem a
lama de decantação.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal CH I
Escória
moída
Escória dry-pit
H
(%)
m
T-22 1,00 1,00 - 8,20 17,97 9,2
T-23 1,00 1,00 1,00 8,20 19,10 10,2
T-24 1,00 1,00 1,50 8,20 18,68 10,7
T-25 1,00 1,50 1,00 8,20 17,00 10,7
T-26 1,00 2,00 1,00 8,20 19,36 11,2
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.19: Traços T-22 a T-26 para avaliação da fração fina (cal CH I e escória moída) como
agregados.
As propriedades analisadas foram significativamente melhoradas como se vê nos resultados
da Tabela 4.12.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 153
Tabela 4.12: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-22 a T-26.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-22 1 - 15,01 - 2 17,35 17,64 0,42
T-23 1 - 17,41 - 2 17,65 18,86 1,72
T-24 1 - 21,31 - 2 15,32 15,35 0,04
T-25 1 - 17,92 - 2 15,56 15,73 0,23
T-26 2 16,88 - 0,90 4 16,02 16,48 0,31
Os traços do Quadro 4.20, propostos com base no traço T-22, foram produzidos para
avaliação da influência da cal CH I, como filler constituinte da massa de agregado total,
mantendo m aproximadamente constante.
O traço de maior absorção, T-23, foi empregado mais adiante no estudo da influência do
ativador silicato de sódio nas propriedades pretendidas, principalmente na redução da
absorção, para aumentar a margem do limite máximo da norma e melhorar efeitos na
durabilidade.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória moída Cal CH I Escória dry-pit
H
(%)
m
T-27 1,00 1,00 8,20 18,15 9,2
T-28 1,00 1,50 7,74 19,07 9,24
T-29 1,00 2,00 7,29 19,65 9,29
T-30 1,00 2,50 6,83 20,53 9,33
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.20: Traços T-27 a T-30.
Observa-se na Tabela 4.13 que com o aumento da cal CH I houve uma pequena queda na
resistência à compressão e indesejável aumento da absorção de água. A aparência para todos
os traços foi satisfatória, sobretudo naqueles de maior massa de cal CH I.
Tabela 4.13: Resultados de resistência à compressão e absorção de água dos traços T-27 a T-30.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-27 2 14,83 14,53 0,43 2 17,03 17,11 0,12
T-28 2 14,58 14,41 0,23 2 17,75 17,78 0,04
T-29 2 13,7 13,59 0,16 2 18,22 18,3 0,11
T-30 2 11,14 11,02 0,17 2 19,17 19,21 0,06
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 154
Da experiência com os traços com a cal CH I e com base no traço T-23, de maior absorção,
foram formulados os traços do Quadro 4.21. Neste estudo é mantida fixa a massa do agregado
(m) e variou-se a porcentagem do ativador silicato de sódio, nos teores 1%, 2% e 3% de sódio
em substituição à escória moída (aglomerante).
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal CH I
(%)
Teor
Na
2
O
(%)
Cal CH I
Escória
moída
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-31 0,89 5 1 1 1 8,20 2,19 18,18 10,2
T-32 0,83 5 2 1 1 8,20 2,18 17,82 10,2
T-33 0,77 5 3 1 1 8,20 2,17 18,10 10,2
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.21: Traços T-31 a T-33 para avaliar os teores do ativador silicato de sódio.
Com base nos resultados dos ensaios, mostrados na Tabela 4.14, optou-se pelo traço T-32 que
contem teor de 2% de Na
2
O, percentual suficiente para atendimento aos valores normalizados
de absorção de água e de resistência à compressão. Este traço serviu de base para as
formulações que empregaram o silicato de sódio.
Tabela 4.14: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços T-31 a T-33.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpos-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpos-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-31 10 19,19 16,76 1,02 6 16,64 16,91 0,28
T-32 10 18,91 16,04 1,94 6 15,54 16,79 0,63
T-33 10 17,93 16,90 0,91 6 15,53 16,49 0,78
Objetivando reduzir o emprego do material cal CH I, foram testados os co-produtos lama da
ETA e o resíduo de corte de rocha, co-produtos disponíveis na região. Foram produzidos
traços empregando-se estes co-produtos separadamente.
A lama da ETA foi utilizada após secagem ao sol e posterior destorroamento em britador de
mandíbulas planas, até granulometria com grãos menores que 0,15 mm.
Nos traços T-34 a T-37 (Quadro 4.22), variou-se a proporção da lama da ETA em relação à
cal CH I, objetivando avaliar o efeito deste co-produto na textura do tijolo, na resistência à
compressão e na absorção de água.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 155
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal
CH I
(%)
Teor
Na
2
O
(%)
Cal
CH I
Lama
da
ETA
Escória
moida
Escória
dry-pit
Água
H
(%)
m
T-34 0,83 5 2 - 1,00 1,00 8,20 1,98 18,93 10,20
T-35 0,83 5 2 0,25 0,75 1,00 8,20 2,02 19,81 10,20
T-36 0,83 5 2 0,50 0,50 1,00 8,20 2,18 18,48 10,20
T-37 0,83 5 2 0,75 0,25 1,00 8,20 2,02 18,84 10,20
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.22: Traços T-34 a T-37 empregando diferente proporções de lama de ETA em relação à cal CH
I.
Observa-se na Tabela 4.15 que o traço T-36 apresentou valores satisfatórios de resistência à
compressão e absorção. Este traço é o que proporcionou maior substituição da cal CH I pela
lama da ETA, sendo adotado para a continuidade dos estudos.
Tabela 4.15: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços T-34 a T-37.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpo-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-34 4 0,46 0,31 0,1 6 17,19 17,24 0,06
T-35 4 1,75 1,7 0,05 6 18,32 18,49 0,19
T-36 4 3,89 3,54 0,27 6 17,87 17,99 0,14
T-37 4 11,13 10,45 0,57 6 16,55 16,87 0,35
Os traços T-38 ao T-41 (Quadro 4.23) foram formulados com variação dos teores do resíduo
de corte de rocha em substituição à cal CH I.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Cal CH
I (5%)
Teor
Na
2
O
(%)
Resíduo
corte rocha
Cal
CH I
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-38 0,83 5 2 1,00 - 1,00 8,20 18,22 10,20
T-39 0,83 5 2 0,75 0,25 1,00 8,20 17,34 10,20
T-40 0,83 5 2 0,50 0,50 1,00 8,20 16,12 10,20
T-41 0,83 5 2 0,25 0,70 1,00 8,20 18,26 10,20
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.23: Traços T-38 ao T-41 empregando diferentes proporções de resíduo de corte de rocha em
substituição à cal CH I.
Na Tabela 4.16, pode-se observar que o traço T-38 atendeu aos valores de resistência à
compressão e de absorção de água da norma NBR 8491/1984 e, por apresentar o maior
percentual de incorporação do resíduo do corte de rocha, em substituição à cal CH I, foi
escolhido dentre os quatro traços para os estudos posteriores.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 156
Tabela 4.16: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços T-38 a T-41.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpo-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-38 4 15,32 14,55 0,54 6 16,33 16,52 0,14
T-39 4 18,45 18,16 0,37 6 15,97 16,24 0,18
T-40 4 17,45 17,08 0,27 6 16,65 16,75 0,11
T-41 4 16,62 14,82 1,27 6 16,93 17,02 0,08
A retirada do ativador silicato de sódio nos traços T-36 e T-38 deu origem aos traços T-42 e
T-43, respectivamente, onde se objetivou estudar a influência deste ativador nas propriedades
de resistência e absorção (Quadro 4.24).
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória moída
Resíduo
corte rocha
Cal
CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-42 1,00 - 0,50 0,50 1,00 8,20 19,20 10,20
T-43 1,00 1,00 - - 1,00 8,20 18,97 10,20
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.24: Traços T-42 e T-43 sem o emprego de silicato de sódio como ativador.
Os traços apresentaram resultados satisfatórios quanto à resistência a compressão, absorção,
aparência e consistência (Tabela 4.17).
Tabela 4.17: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços T-42 e T-43.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpo-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-42 4 7,17 6,61 0,48 4 16,88 17,15 0,28
T-43 4 12,12 11,87 0,27 4 16,74 17,18 0,31
No estudo seguinte, optou-se por testar o traço T-44, que é uma modificação do T-37, sem o
ativador silicato de sódio, contendo lama da ETA como agregado, objetivando o
aproveitamento deste co-produto, em substituição à cal CH I. Outro traço, T-45, foi elaborado
para avaliar um traço utilizando apenas escória moída e escória dry-pit como agregados e,
como ativador, o silicato de sódio (Quadro 4.25).
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traç
o
Escória
moída
Teor Na
2
O
(%)
Resíduo corte
rocha
Cal
CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-44 1,00 - - 0,75 0,25 1,00 8,20 18,26 10,20
T-45 0,94 1,00 - - - 1,50 8,70 19,27 10,20
H – umidade da mistura; m – teor de agregados em massa seca.
Quadro 4.25: Traços T-44 sem o ativador silicato de sódio e T-45 somente com escória moída e escória dry-
pit e ativador silicato de sódio.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 157
Na Tabela 4.18, observam-se os resultados de resistência à compressão e de absorção de água,
que atendem à norma NBR 8491/1984, obtidos no estudo dos traços T-44 e T-45, tendo o
traço T-44 melhorado seus resultados com relação ao traço T-37, que deu origem a este e que
utilizava o ativador silicato de sódio. O traço T-45 apresentou bons resultados utilizando
apenas co-produtos e o ativador silicato de sódio, com possibilidades de emprego em outros
componentes de construção.
Tabela 4.18: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-44 e T-45.
Resistência à compressão aos 8
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpo-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-44 4 14,56 14,01 0,39 4 16,46 16,85 0,35
T-45 4 12,08 11,81 0,40 3 15,13 15,2 0,11
Os traços T-43, T-44, T-45 e T-46 (Quadro 4.26) foram definidos para a moldagem dos tijolos
e ensaios finais, sendo este último traço uma formulação que objetiva o emprego do resíduo
de corte de rocha associado à lama da ETA como parte do agregado.
Traço materiais secos
Aglomerante Agregados
Traço
Escória
moída
Teor Na
2
O
(%)
Resíduo corte
rocha
Cal
CH I
Lama da
ETA
Escória
moída
Escória
dry-pit
H
(%)
m
T-43 1,00 - 1,00 - - 1,00 8,20 15,95 10,20
T-44 1,00 - - 0,75 0,25 1,00 8,20 17,16 10,20
T-45 0,94 1,00 - - - 1,50 8,70 16,02 10,20
T-46 1,00 - 0,75 - 0,25 1,00 8,20 16,64 10,20
Quadro 4.26: Traços T-43 a T-46 para a avaliação de propriedades e caracterização ambiental.
No ANEXO 2 – Relatórios Estatísticos, apresentam-se as Estatísticas Descritivas dos traços
T-1 a T- 45, gráficos de médias e desvio para as variáveis resistência à compressão e absorção
de água; Estatísticas Descritivas e Análise de Variância (ANOVA) dos traços T-23 a T-41 e
Estatísticas Descritivas e Análise de Variância (ANOVA) dos traços T-43 a T-46, dos
resultados de absorção e resistência à compressão.
4.1.2.2. Seleção do teor de pigmentos
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 158
Os pigmentos de cores vermelha e marrom foram empregados no traço T-42, que é uma
matriz de coloração marrom clara, devido ao constituinte argiloso, lama da ETA, presente no
traço, para que o efeito da pigmentação pudesse ser realçado.
Na outra matriz, traço T-43, de cor cinza claro devido à presença do resíduo de corte de rocha
e dos demais constituintes, foram empregados os pigmentos de cor verde e amarelo, pela
mesma razão. No Quadro 4.27 encontram-se os teores de pigmentos utilizados para cada
matriz.
Matriz marrom clara T-42 Matriz cinza claro T-43
Pigmento (%) Pigmento (%)
Nº de corpos-de-
prova cilíndricos
(5x10)cm
vermelho marrom verde amarelo
2 2 2 2
3,5 3,5 3,5 3,5
01 corpo-de-prova
para cada teor de
pigmento num
total de 12 c.p
5 5 5 5
Quadro 4.27: Teor de pigmentos.
Os resultados obtidos foram satisfatórios, com boa intensidade de cor, que pode ser observada
na Figura 4.6, mesmo no percentual de 2%, permitindo na produção dos tijolos ser empregado
o teor de pigmento igual a 1%, calculado sobre a massa seca dos constituintes.
Figura 4.6: Pigmentos aplicados nos corpos de prova cilíndricos
Na Tabela 4.19 observam-se os resultados de resistência à compressão e de absorção de água
aos 7 dias, em corpos-de-prova de tijolos moldados com os traços T-43 e T-44. O percentual
de pigmento foi de 1% em relação à massa seca dos constituintes.
Tabela 4.19: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, dos traços com pigmentos
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 159
Resistência à
compressão
(MPa)
Absorção
(%)
Traço
Cor do
pigmento
Nº corpos-de-
prova
Média
Nº corpos-de-
prova
Média
T-43 Verde 2 11,4 2 17,6
T-44 vermelho 2 17,6 2 13,5
Esses resultados, se comparados com os obtidos nos traços T-43 e T-44, sem emprego dos
pigmentos, foram satisfatórios, atendendo os limites da NBR 8491/1984.
Na Figura 4.7 observam-se os tijolos produzidos com pigmentos.
Figura 4.7: Tijolos produzidos com pigmentos no teor de 1%.
4.2 RESULTADOS DA AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES DOS TIJOLOS
Nesta etapa foram executadas oito misturas, sendo duas para cada traço com moldagem de
tijolos para atendimento aos ensaios de resistência à compressão axial, absorção de água,
ensaio de durabilidade por molhagem e secagem com determinações de variação dimensional
e variação (perda) de massa e os ensaios ambientais.
4.2.1 Propriedades mecânicas e físicas
Na Tabela 4.20, observam-se os resultados de resistência à compressão e absorção de água
dos traços T-43, T-44, T-45 e T-46.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 160
Tabela 4.20: Resultados de resistência à compressão e absorção de água, traços T-43 ,T-44, T-45 e T-46.
Resistência à compressão aos 7
dias (MPa)
Absorção (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
Menor
valor
Desvio
padrão
Nº corpo-
de-prova
Média
Maior
valor
Desvio
padrão
T-43 10 11,25 10,58 0,43 4 17,58 18,13 0,40
T-44 10 15,38 14,67 0,54 4 15,90 16,37 0,44
T-45 10 12,34 11,81 0,37 4 16,43 16,69 0,22
T-46 10 14,50 13,72 0,46 4 15,63 15,72 0,11
Os resultados obtidos nos traços T-43, T-44, T-45 e T-46 atendem aos valores especificados
pela NBR 8491/1984 Tijolo maciço de solo-cimento.
Na Tabela 4.21 observa-se os resultados da ANOVA e teste de Duncan para as variáveis
resistência à compressão e absorção de água.
Tabela 4.21: Resultados da ANOVA e teste de Duncan para a resistência à compressão e absorção, aos 7
(sete)dias e com fator de variação – traço do tijolo (n=10 e n=4).
Fator de variação – traço do tijolo
Variável F
p-
valor
Diferenças estatísticas
Resistência 174,22 0,000 Resultados de resistência foram estatisticamente diferentes, variando-se os
traços crescendo nesta ordem: T-43, T-45; T-46; T-44.
Absorção 28,95 0,000 Os resultados de absorção foram estatisticamente diferentes, variando-se os
traços dos tijolos crescendo nesta ordem: (T-46, T-44)*, T-45; T-43.
*Resultados estatisticamente similares
A análise estatística ANOVA – Análise de Variância dos resultados dos traços T-43 a T-46
revelou que existe pelo menos um traço com média de resistência e de absorção,
estatisticamente diferente dos demais, em nível de 5% de significância. Para tanto foi aplicado
o teste de Duncan para verificar a formação de subgrupos homogêneos, concluindo que, para
a propriedade resistência, todos os traços são diferentes e, para a propriedade absorção, houve
a formação de três grupos, indicando homogeneidade para os traços T-44 e T-46 de melhores
valores, seguido pelos traços T-45 e T-43 em ordem crescente de resultados. Quanto à
resistência a compressão, o traço de maior valor é o T-44, seguido em ordem decrescente
pelos traços T-46, T-45 e T-43. No ANEXO 2 – Relatórios Estatísticos, apresentam-se as
estatísticas descritivas dos traços T-43 a T-46 e a inferência estatística.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 161
4.2.2 Avaliação da durabilidade por molhagem e secagem
4.2.2.1. Variação dimensional
Os resultados das medições efetuadas nos tijolos, conforme metodologia adaptada da NBR
13554/1996 Solo-cimento - Ensaio de durabilidade por molhagem e secagem, analisados por
estatística descritiva, mostraram que não houve variação dimensional significativa, indicando
variação volumétrica inferior a 1%.
Comparando-se com o percentual máximo de 1% de variação de volume estabelecido pela
NBR 13553/1996 Materiais para emprego em parede monolítica de solo-cimento sem função
estrutural, constata-se que os tijolos avaliados atendem a este limite.
No ANEXO 2 – Relatórios Estatísticos, apresentam-se as Estatísticas Descritivas e Inferência
estatística pelo teste não paramétrico de Wilcoxon, dos traços T-43 a T-46, dos resultados de
variação dimensional.
4.2.2.2. Perda de massa
Os resultados das medidas de massa são mostrados na Tabela 4.22, conforme metodologia
adaptada da NBR 13554/1996 Solo-cimento - Ensaio de durabilidade por molhagem e
secagem.
Os valores atendem à especificação NBR 13553/1996 - Materiais para emprego em parede
monolítica de solo-cimento sem função estrutural, que fixa o valor máximo de perda de massa
para um solo granular em 10%.
Tabela 4.22: Resultados da perda de massa dos traços T-43 a T-46.
Perda de massa (%)
Traço
Nº corpo-
de-prova
Média
T-43 5 0,47
T-44 5 0,59
T-45 5 0,27
T-46 5 0,17
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 162
4.2.3 Caracterização ambiental dos tijolos
Conforme já descrito no item 3.2.7.2, os estudos de caracterização ambiental foram
desenvolvidos no sentido de conhecer, segundo a NBR 10004:2004, as concentrações dos
parâmetros: alumínio, arsênio, bário, cádmio, chumbo, cromo total, cloreto, cobre, dureza,
ferro, fluoreto, manganês, mercúrio, prata, selênio, sódio, sulfato, zinco e pH, nos co-
produtos, nos traços (misturas dos co-produtos antes da prensagem) e nos tijolos prensados.
Procurou-se, também, avaliar o encapsulamento dos elementos constituintes dos co-produtos
quando na forma de traços e tijolos. Estes resultados estão apresentados na dissertação de
mestrado de LORENZONI (2005). Nesta dissertação, apenas estão apresentados os resultados
referentes aos tijolos, também extraídos de LORENZONI (2005).
4.2.3.1. Análises dos extratos lixiviados dos tijolos
Na caracterização ambiental dos tijolos, verificam-se nos resultados das análises dos extratos
lixiviados, que houve redução das concentrações em relação aos resultados dos resíduos para
a maioria dos parâmetros e que estes são extremamente inferiores aos limites máximos da
NBR 10004:2004 (LORENZONI, 2005).
No Quadro 4.28 apresentam-se os resultados médios das análises dos extratos lixiviados das
amostras dos tijolos.
Amostra lixiviada (mg/l)
Parâmetro
Tijolo 43 Tijolo 44 Tijolo 45 Tijolo 46
NBR 10004/
2004
Arsênio 0,0012 0,0015 0,0018 0,0026 1,0
Bário 0,310 0,442 0,301 0,217 70,0
Cádmio 0,00004 0,00004 0,0034 0,00004 0,5
Chumbo 0,0035 0,0049 0,014 0,0006 1,0
Cromo total 0,017 0,012 0,15 0,003 5,0
Fluoreto 0,16 0,23 0,15 0,19 150,0
Mercúrio 0,0016 0,0013 0,0011 0,0021 0,1
Prata ND 0,0001 0,00002 ND 5,0
Selênio 0,0006 0,0009 0,0008 0,0009 1,0
Quadro 4.28: Médias das análises dos extratos lixiviados dos tijolos (LORENZONI, 2005).
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 163
4.2.3.2. Análises dos extratos solubilizados dos tijolos
Quanto aos resultados de solubilização, verificou-se que o processo de transformação de co-
produtos em tijolos prensados foi benéfico, dada a eficiência do encapsulamento da maioria
dos elementos analisados (LORENZONI, 2005).
No Quadro 4.29 apresentam-se os resultados médios das análises dos extratos solubilizados
dos tijolos.
Amostra solubilizada (mg/l)
Parâmetro
Tijolo 43 Tijolo 44 Tijolo 45 Tijolo 46
NBR 10004/
2004
Alumínio 0,168 0,251 0,123 0,212 0,2
Arsênio 0,0012 0,0015 0,0018 0,0026 0,01
Bário ND Nd Nd 0,005 0,7
Cádmio 0,00003 0,00004 0,00004 0,00004 0,005
Chumbo 0,0009 0,0012 0,0007 0,0035 0,01
Cloreto 22,9 15,6 16,9 27,4 250,0
Cobre 0,002 0,001 0,001 0,001 2,0
Cromo total 0,0208 0,0203 0,0057 0,0208 0,05
Dureza 49,7 108,9 55,1 143,8 -
Ferro 0,049 0,783 0,059 2,761 0,3
Fluoreto 0,16 0,31 0,18 0,45 1,5
Manganês ND 0,141 ND ND 0,1
Mercúrio 0,00054 0,00024 0,00054 0,00041 0,001
Prata ND ND ND 0,00002 0,05
Selênio 0,0005 0,0013 0,0011 0,0037 0,01
Sódio 3,6 3,3 8,0 3,7 200
Sulfato 51,7 103,9 64,8 135,2 250
Zinco 0,025 0,022 0,023 0,046 5,0
Quadro 4.29: Médias das análises dos extratos solubilizados dos tijolos (LORENZONI, 2005).
Nos resultados de LORENZONI (2005) verifica-se que a produção dos tijolos apresenta
eficiência quanto ao encapsulamento da maioria dos elementos.
Em relação aos limites da NBR 10004:2004, observa-se que as amostras do tijolo 43 e tijolo
45 apresentaram para todos os parâmetros concentrações inferiores aos limites, enquanto que
as amostras do tijolo 44, apresentaram concentrações superiores para os parâmetros: alumínio,
ferro e manganês, e as amostras do tijolo 46 apresentaram concentrações superiores para os
parâmetros alumínio e ferro (LORENZONI, 2005).
Conforme observado no Quadro 4.29, o parâmetro alumínio apresentou-se como o mais
crítico, e os resultados referentes a esse parâmetro são apresentados graficamente, na Figura
4.8 e na Figura 4.9 para melhor análise destes resultados.
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 164
Alumínio Solubilizado
0,368
2,243
0,028
0,168
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
Escória Dry-pit Escória moída Resíduo C.
Granito
Tijolo 43
Re s íduo
mg/l
Limite NBR 10004 (0,2 mg/l)
(a)
Alumínio Solubilizado
0,368
2,243
0,341
0,251
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
Escória Dry-pit Escória moída Lama de ETA Tijolo 44
Re síduo
mg/l
Limite NBR 10004 (0,2 mg/l)
(b)
Figura 4.8: (a) Análise de alumínio para o Tijolo 43 e respectivos co-produtos; (b) Análise de alumínio
para o Tijolo 44 e respectivos co-produtos. (LORENZONI, 2005)
Alumínio Solubilizado
0,368
2,243
0,123
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
Escória Dry-pit Escória moída Tijolo 45
Resíduo
mg/l
Limite NBR 10004 (0,2 mg/l)
(a)
Alumínio Solubilizado
0,368
2,243
0,341
0,028
0,212
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
3,00
Escória
Dry-pit
Escória
moída
Lama de
ETA
Resíduo C.
Granito
Tijolo 46
Resíduo
mg/l
Limite NBR 10004 (0,2 mg/l)
(b)
Figura 4.9: (a) Análise de alumínio para o Tijolo 45 e respectivos co-produtos; (b) Análise de alumínio
para o Tijolo 46 e respectivos co-produtos. (LORENZONI, 2005)
Analisando os gráficos da Figura 4.8 e Figura 4.9, observa-se que, para todos os tijolos, houve
redução significativa do alumínio solubilizado, ou seja: 91,2% para o Tijolo 43, 81,2% para o
Tijolo 44, 97,1% para o Tijolo 45 e 92,2% para o Tijolo 46. No entanto, para o Tijolo 44 e
Tijolo 46, o encapsulamento do alumínio não foi suficiente para a redução das concentrações
abaixo do limite de 0,2 mg/l da NBR 10004:2004, ficando pouco acima com valores de
0,251 mg/l e 0,212 mg/l, respectivamente. Provavelmente, isso se deve ao fato de que, para
todos os tijolos, no mínimo 90% dos mesmos são constituídos de escória dry-pit e escória
moída, e, adicionalmente, o Tijolo 44 e Tijolo 46 são constituídos também de lama da ETA,
sendo que estes três co-produtos apresentaram concentrações superiores ao limite da NBR
10004:2004 para o parâmetro alumínio.
Da mesma forma, as concentrações dos parâmetros ferro e manganês, superiores aos limites
da NBR 10004:2004, nos tijolos 44 e 46, são conseqüências das altas concentrações dos
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 165
mesmos na lama de ETA, cuja constituição argilosa é responsável em parte por estas altas
concentrações, visto que, normalmente, as argilas têm em sua composição cátions como o
alumínio (10 a 20%), o ferro (8 a 10%) e manganês (< 1%), que são encontrados facilmente
na natureza (LORENZONI, 2005).
4.2.3.3. Análises de pH
Na Tabela 4.23 apresentam-se os resultados das análises de pH das misturas dos tijolos com
água deionizada, na proporção 1:1 em massa.
Tabela 4.23: Análises de pH das amostras de tijolos. (LORENZONI, 2005).
Análise do pH
Triplicata
Tijolos
1 2 3
Média
Desvio
padrão
Coeficiente
de variação
Tijolo 43 9,70 10,28 10,22 10,07 0,32 3,17
Tijolo 44 11,03 12,41 12,30 11,91 0,77 6,44
Tijolo 45 9,83 10,91 10,73 10,49 0,58 5,52
Tijolo 46 10,81 11,80 11,61 11,41 0,53 4,61
Da Tabela 4.22, verifica-se que para todas as análises, houve redução do pH dos tijolos em
relação aos traços analisados por LORENZONI (2005), apresentando eficiência no
encapsulamento para este parâmetro.
Conforme a NBR 10004:2004, são considerados corrosivos os resíduos que apresentarem pH
fora da faixa de 2 a 12,5. Na Tabela 4.22, observa-se que todos os tijolos apresentaram
resultados dentro dos limites.
4.3 AVALIAÇÃO DE VIABILIDADE TÉCNICA, ECONÔMICA E AMBIENTAL
Os resultados dos ensaios de resistência à compressão e de absorção de água, bem como a
análise de durabilidade, atestam, com ampla margem de segurança, a viabilidade técnica se
comparados com os valores normalizados conforme a NBR 8491/1984 - Tijolos maciços de
solo-cimento, a NBR 7170/1983-Tijolos maciços cerâmicos para alvenaria e a
NBR 13553/1196 - Materiais para emprego em parede monolítica de solo-cimento. Os valores
revelados nos ensaios permitem a utilização destes tijolos prensados até mesmo em alvenaria
estrutural. A alta resistência à compressão do tijolo advém do cuidado em se atender aos
limites máximos de absorção de água, o que provocou maior utilização de material
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 166
aglomerante, fino, para compensar a falta de plasticidade e coesão da escória dry-pit, co-
produto de maior utilização nos traços.
Na análise da viabilidade econômica foram calculados os custos unitários dos tijolos
prensados (Quadro 4.30) para os traços selecionados.
Custo Total Total
Traço
Para 10 km Para 20 km
Depreciação
Energia
elétrica
Para 10 km Para 20 km
T-43 0,15701 0,16428 0,00354 0,00382 0,164 0,172
T-44 0,19611 0,20206 0,00354 0,00382 0,203 0,209
T-45 0,19046 0,21122 0,00354 0,00382 0,198 0,219
T-46 0,15634 0,16357 0,00354 0,00382 0,164 0,171
Quadro 4.30: Custo final de produção por tijolo para os traços selecionados
São apresentados no Quadro 4.31 os valores aproximados para o custo final dos tijolos.
Custo do tijolo (R$)
Traço
Para 10 km Para 20 m
T-43 0,164 0,172
T-44 0,203 0,209
T-45 0,198 0,219
T-46 0,164 0,171
Quadro 4.31: Valores aproximados para o custo unitário final de produção dos tijolos.
Os traços T-43 e T-45 são constituídos preponderantemente por co-produtos siderúrgicos,
escória granulada de alto-forno moída e escória dry-pit, e apresentaram menores custos. O
traço T-43 incorpora o resíduo de corte de rocha, encontrado em indústrias da região.
Os custos apresentados no Quadro 4.31 podem ser reduzidos com o uso de prensa automática,
de maior capacidade de produção, e instalação da planta próxima à siderúrgica.
Pesquisa de preços de tijolos maciços, realizada nas lojas de materiais de construção em
Vitória-ES, mostrou os seguintes valores de venda para tijolo maciço cerâmico liso: R$ 0,38,
R$ 0,60, R$ 0,50, R$ 0,315, e R$ 0,35. Esses valores levam a uma média de preço unitário do
tijolo de R$ 0,43 (quarenta e três centavos de Real).
O preço médio unitário de mercado do tijolo de solo-cimento, dito ecológico, é de R$ 0,45
(quarenta e cinco centavos de Real).
A média dos custos dos tijolos deste estudo, usando-se os valores do Quadro 4.30, é de
R$ 0,22 (vinte e dois centavos de Real) para 10 km, e R$ 0,23 (vinte e três centavos de Real),
para 20 km. Nesses valores, devem ser acrescentados, cerca de R$ 0,20 por tijolo, para cobrir
os impostos, demais despesas e o lucro, contabilizando-se um preço de venda unitário de R$
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 167
0,43 (quarenta e três centavos de Real). Dessa forma, comprova-se a viabilidade econômica,
dado o preço competitivo e o bom desempenho do produto.
Quanto à viabilidade ambiental, SILVA (2005) analisando outros tipos de tijolos prensados
que são vendidos como ecológicos, sob o argumento que não necessitam de queima, verificou
que a maioria utiliza matérias-primas não renováveis, com elevado consumo energético e altas
emissões gasosas para a atmosfera. Ao desenvolver a Análise do Ciclo de Vida (LCA
3
) dos
processos de produção de tijolos cerâmicos maciços, tijolos prensados de solo-cimento e
tijolos prensados de escória de alto-forno
4
, concluiu serem, os componentes de vedação
compostos exclusivamente por resíduos siderúrgicos, a alternativa tecnológica de melhor
desempenho ambiental.
4.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE O CAPÍTULO
Este capítulo apresenta, inicialmente, uma síntese das justificativas para a adoção ou rejeição
de co-produtos em sua pré-seleção.
São mostrados resultados das misturas preliminares que serviram à seleção dos co-produtos,
aos testes dos equipamentos misturadores e à adequação e aos ajustes da prensa quanto ao
volume da fôrma e da pressão de trabalho.
As misturas experimentais totalizaram trinta e seis traços que resultaram em 308 corpos-de-
prova para as avaliações de resistência à compressão, de absorção de água e de aspecto visual
no uso dos pigmentos. Dessas misturas experimentais foram definidos o emprego e as
proporções dos co-produtos, como aglomerantes e agregados, os ativadores e os pigmentos. O
aprimoramento dos traços se desenvolveu em função de criar possibilidade de maior uso de
co-produtos em substituição a outros materiais, respeitando os parâmetros normalizados para
as propriedades, especialmente a absorção de água.
Após a seleção dos traços, em número de 4, foram produzidos tijolos para as avaliações de
viabilidade técnica e ambiental. Na avaliação técnica foram ensaiados quarenta corpos-de-
prova em resistência à compressão e dezesseis corpos-de-prova para a absorção de água; para
3
Acrônimo da expressão Life-Cycle Analysis.
4
As fronteiras delimitadas para a análise abrangeram, sempre que possível, a etapa de extração da matéria-prima
e transformação semi-industrial para a fabricação dos tijolos, desconsiderando os estágios de armazenagem,
distribuição e etapas pós-fabricação (uso, reuso e manutenção, reciclagem e destinação dos resíduos) (SILVA,
2005).
Capítulo 4 – Apresentação e análise dos resultados 168
a durabilidade por molhagem e secagem, em determinações de variação dimensional e perda
de massa, foram ensaiados trinta e dois corpos-de-prova. Para a avaliação de viabilidade
ambiental foram utilizados resultados de LORENZONI (2005) sobre análises de amostras de
tijolos em triplicata, totalizando doze corpos-de-prova. Em comparação com os parâmetros de
norma, conclui-se que houve pleno atendimento nos valores que traduzem as propriedades
físicas, mecânicas, de durabilidade e da viabilidade ambiental.
A avaliação de viabilidade econômica consistiu em levantamento de preços dos insumos para
a composição do custo de produção dos tijolos com os traços selecionados, sendo
consideradas distâncias de transporte de 10 km e de 20 km, e comparação com os preços de
mercado de tijolos similares. O custo unitário de produção dos tijolos de co-produtos ficou em
média R$ 0,23 (vinte e três centavos de Real), enquanto o preço médio unitário de mercado é
de R$ 0,43 (quarenta e três centavos de Real), restando margem para cobrir impostos, lucro e
diferencial para competição de preço.
5 CONCLUSÕES
Como é observado na revisão bibliográfica, o aproveitamento de resíduos siderúrgicos dá-se
em grande número de aplicações. Neste sentido, esta pesquisa indica que a escória granulada
de alto-forno, em seu estado de produção ou finamente moída, e a escória dry-pit são co-
produtos que apresentam características adequadas à produção de tijolos prensados.
O resíduo de corte de rochas, proveniente das indústrias de beneficiamento de rochas
ornamentais, estudado neste trabalho, constituiu um dos traços finais, comprovando seu
potencial de utilização em misturas com co-produtos siderúrgicos.
Os valores que traduzem as propriedades de resistência à compressão axial e de absorção de
água dos tijolos desta pesquisa comparados com os valores especificados na NBR 8491/1984
– Tijolo maciço de solo-cimento - são plenamente satisfatórios. Em particular, os valores de
resistência à compressão encontrados neste estudo foram bastante superiores aos encontrados
na bibliografia. Os aspectos estéticos, como forma, faces planas e paralelas, uniformidade de
cor e arestas vivas são também requisitos apresentados nos tijolos deste estudo.
Com relação à durabilidade, parâmetro ainda não normalizado, ela foi avaliada com base em
uma adaptação de método de ensaio aplicado a paredes monolíticas de solo-cimento e os
resultados atenderam, com viés de segurança, aos limites exigidos para as referidas paredes.
Os tijolos dos traços desenvolvidos apresentaram alta resistência à escovação exigida na
norma de ensaio, acarretando pequena perda de massa. Quanto à variação de volume, também
avaliada pela metodologia, não se constataram alterações dimensionais significativas nos
corpos-de-prova ensaiados, que se mantiveram íntegros após os ciclos de saturação e
secagem.
O custo unitário dos tijolos foi calculado com base nas seguintes considerações: valor unitário
dos co-produtos e materiais (R$/kg), distância de transporte com opções para 10 km e 20 km,
produção mensal de 62.760 tijolos, mão-de-obra e leis sociais, depreciação de equipamentos e
energia elétrica. A média calculada dos valores dos tijolos é de R$ 0,22 (para 10 km) e R$
0,23 (para 20 km), que deixa uma margem de cerca de R$ 0,20 por tijolo para cobrir os
impostos, demais despesas e o lucro, já que o preço médio de mercado do tijolo maciço
cerâmico é de R$ 0,43 (quarenta e três centavos de Real) e do tijolo de solo-cimento é de R$
0,45 (quarenta e cinco centavos de Real).
Capítulo 5 - Conclusões 170
Os traços T-43 e T-45 são constituídos preponderantemente por co-produtos siderúrgicos,
escória granulada de alto-forno moída e escória dry-pit, e apresentaram menores custos. O
traço T-43 incorpora o resíduo de corte de rocha encontrado em indústrias da região,
possibilitando integração de usinas siderúrgicas e de empresas de beneficiamento de rochas
ornamentais.
Quanto à análise ambiental, LORENZONI (2005) conclui que o processo de transformação de
co-produtos em tijolos prensados foi benéfico, dado o encapsulamento da maioria dos
elementos analisados nos extratos lixiviado e solubilizado e pH das amostras, num total de 28
parâmetros. Somente o alumínio e o ferro nos tijolos dos traços T-44 e T-46, e o parâmetro
manganês no tijolo do traço T-44, apresentaram concentrações superiores aos limites do
extrato solubilizado da NBR 10004/2004, enquanto que, para todos os parâmetros analisados,
os tijolos dos traços T-43 e T-45 apresentaram resultados abaixo destes limites, portanto, com
característica de inerticidade.
Outros tipos de tijolos prensados são vendidos como ecológicos sob o argumento que não
necessitam de queima. Entretanto, a maioria utiliza matérias-primas não renováveis, são
caracterizados por elevado consumo energético e por consideráveis emissões gasosas para a
atmosfera. Ao desenvolver a Análise do Ciclo de Vida (LCA ) dos processos de produção de
tijolos cerâmicos maciços, tijolos prensados de solo-cimento e tijolos prensados de escória de
alto-forno, SILVA (2005) concluiu serem os componentes de vedação compostos
exclusivamente por resíduos siderúrgicos, a alternativa tecnológica de melhor desempenho
ambiental.
Ainda dentro do enfoque ambiental, as possibilidades apontadas com a utilização dos co-
produtos dessas indústrias permitem vislumbrar a produção de artefatos de grande aplicação
na indústria da construção civil, sem exploração de recursos naturais, consumindo grandes
quantidades de co-produtos, diminuindo a pressão de ocupação de áreas para o descarte, por
exemplo, dos resíduos de corte de rochas, entre outros.
O desenvolvimento de um ou de vários componentes com esses co-produtos já considerados,
cria para as próprias empresas geradoras, alternativas de mercado para esses co-produtos,
livrando-as de dependência exclusiva de um único consumidor. Esses produtos, em
formulações mais econômicas, encontram destinação apropriada na construção de habitação
popular, constituindo solução de inestimável alcance social. A própria geração de empregos
decorrentes de instalação de indústria de tijolos ou de outros elementos de construção que
Capítulo 5 - Conclusões 171
apliquem os co-produtos selecionados, bem como das construções assim estimuladas, é fator
decisivo na geração de renda da população, contribuindo na questão social.
Os bons resultados das propriedades mecânicas e físicas, obtidas nos tijolos, sugerem
possibilidade de aplicações destes co-produtos constituintes na produção de outros
componentes empregados na construção civil, como blocos vibro-prensados, pré-moldados
para pisos e pavimentos destinados a ciclovias e a passarelas.
A viabilidade alcançada neste trabalho aponta para possibilidade de ação conjunta desses dois
importantes setores da indústria, em momento de significativa expansão, para o
aproveitamento e valorização de seus co-produtos.
Esta expansão, que no caso da Companhia Siderúrgica de Tubarão, com a construção do
terceiro alto-forno, significa acréscimo de 1,25 Mt na geração de resíduos. Este contexto
impõe a continuidade de estudos nesta mesma linha de pesquisa para que sejam encontradas
aplicações para outros co-produtos e otimizadas as aplicações existentes:
• desenvolvimento de formulações específicas com os co-produtos já selecionados, em
função de requerimentos de uso do produto;
• a cal calcítica fina e a pré-cal calcítica são co-produtos que apresentam características
físicas e químicas potenciais, que necessitam estudos específicos para diversificação de
aplicações;
• aproveitamento do resíduo lama da ETA, em seu estado pastoso, com emprego de
misturador especial, para a produção de tijolos prensados;
• desenvolvimento de estudo para aproveitamento da lama de decantação;
• utilização de co-produtos siderúrgicos e de resíduos de corte de rocha na produção de
peças pré-moldadas prensadas para calçadas, ciclovias e praças;
• estudos de novas proporções com os co-produtos visando melhorar a inerticidade de
alguns traços já estudados, como os que utilizavam a lama de decantação.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.. Cal virgem e cal hidratada –
Análise química: NBR 6473. Rio de Janeiro, 1996.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregado para concreto: NBR
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland -
Determinação da resistência à compressão: NBR 7215. Rio de Janeiro, 1996.
Capítulo 6 - Referências Bibliográficas 173
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados - Determinação da
composição granulométrica: NBR 7217. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados - Determinação do
teor de argila em torrões e materiais friáveis: NBR 7218. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.. Agregados - Determinação do
teor de materiais pulverulentos: NBR 7219. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregado em estado solto -
Determinação da massa unitária: NBR 7251. Rio de Janeiro, 1982.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Tijolo maciço de solo-cimento –
Especificação: NBR 8491. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Tijolo maciço de solo cimento:
NBR 8491. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Tijolo maciço de solo-cimento-
Determinação da resistência à compressão e da absorção d’água- Método de ensaio.
NBR 8492. Rio de Janeiro, 1984.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland e outros
materiais em pó - Determinação da finura por meio da peneira 0,044mm (nº325) NBR 9202
Rio de Janeiro,1985.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados - Determinação da
massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman: NBR 9776. Rio de
Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Resíduos Sólidos -
Classificação: NBR 10004. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Resíduos Sólidos: NBR 10004.
Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Lixiviação de Resíduos: NBR
10005. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solubilização de Resíduos:
NBR 10006. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Amostragem de Resíduos: NBR
10007. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.. Amostragem de Resíduos:
NBR 10007. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.. Amostragem de Resíduos
Sólidos: NBR 10007. Rio de Janeiro, 2004.
Capítulo 6 - Referências Bibliográficas 174
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solo-cimento com utilização de prensa manual: NBR 10832. Rio de Janeiro, 1989.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Fabricação de tijolo maciço e
bloco vazado de solo-cimento com utilização de prensa hidráulica. NBR 10833. Rio de
Janeiro, 1989.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Cimento Portland composto:
NBR 11578. Rio de Janeiro, 1991.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland. Determinação
da finura por meio da peneira 75 micrômetros (número 200): NBR 11579. Rio de Janeiro,
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland.
Determinação da água da pasta de consistência normal: NBR 11.580. Rio de Janeiro,
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland.
Determinação dos tempos de pega: NBR 11581. Rio de Janeiro, 1991.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland -
Determinação da massa específica: NBR NM 23. Rio de Janeiro, 1998.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados - Determinação de
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7 GLOSSÁRIO
GLOSSÁRIO DE RESÍDUOS E MATÉRIAS PRIMAS DA CST
Item Resíduos gerados Origem Detalhes do material
1 Areia de fundição Fundição
Resíduo gerado na fundição, quando do
processo de fabricação de peças.
2 Cal dolomitica fina Calcinação
Cal dolomítica com granulometria menor
que 6mm gerada após os peneiramentos
realizados para separar o material ideal a
ser consumido nos convertedores. Tem
uso na sinterização.
3 Cal calcitica fina Calcinação
Cal calcítica com granulometria menor
que 6mm gerada após os peneiramentos
realizados para separar o material ideal a
ser consumido nos convertedores. Tem
uso na sinterização.
4 Pré cal calcitica fina Calcinação
Calcário e cal calcítica semi-calcinada
com granulometria menor que 1,00 mm
coletada pelo sistema de despoeiramento
durante o processo de calcinação.tem uso
na sinterização.
5 Calcário calcítico Calcinação
Matéria prima básica para produção de
cal calcítica a ser utilizada nos
convertedores.
6
Pré cal dolomítica
fina
Calcinação
Calcário e cal dolomítica semi-calcinada
com granulometria menor que 1,00 mm
coletada pelo sistema de despoeiramento
durarnte o processo de calcinação.
7
Calcário fino
dolomítico
Calcinação
Finos de calcário calcítico e dolomítico
resultante do peneiramento com lavagem
antes do processo de calcinação.
8
Calcário fino
calcítico
Calcinação
Finos de calcário calcítico e dolomítico
resultante do peneiramento com lavagem
antes do processo de calcinação.
9
Refratário (fino
isolante)
Aciaria
Material fino resultante do desmonte de
peças refratárias após a sua utilização no
processo de produção de aço.
10 Escória de af bruta Alto forno
Escória gerada pelo resfriamento lento da
escória de alto forno nos poços chamados
"dry pit".
11
Escória de af
granulada
Alto forno
Escória de alto forno granulada em
granuladores com água em grandes
quantidades e alta pressão, com o
objetivo de fabricação de cimento.
12 Escória de cobre
Jateamento de
peças
Escória adquirida em granulometria
adequada e usada para o jateamento de
peças metálicas, em substituição à areia.
GLOSSÁRIO 183
13 Escória de aciaria ld Aciaria
Escória gerada no processo de produção
de aço nos convertedores LD (sopro de
oxigênio).
14 Escória lixo (lx) Aciaria
Escória oriunda da limpeza da área da
aciaria, em diversas fontes de geração.
15
Escória. Resi de
carro torpedo
Limpeza de carro
torpedo
Escória oriunda da limpeza de carro
torpedo durante o ciclo de transporte de
gusa.
16
Escória. Resi de
sucata
Escória resultante após a separação da
parte metálica.
17 Escória do skimmer
Planta de
beneficiamento
Escória removida da panela de gusa, após
o processo de dessulfuração de gusa e
antes de carregar o gusa no convertedor.
18 Snorkel (sucata) Aciaria
Sucata de aço agregada ao snorkel (peça
refratária utilizada no irut-refino
secundário de aço)
19
Fino de escória de
aciaria in natura
Canteiro 8
Parcela de escória de aciaria com
granulometria infeiror a 1mm.
20
Lama de aciaria
fina
Aciaria
Lama com granulometria menor que
30µm resultante da lavagem dos gases e
finos gerados no processo de produção de
aço (durante o sopro de oxigênio) que são
coletados pelo sistema de despoeiramento
primário da aciaria.
21
Lama de aciaria
grossa
Aciaria
Lama com granulometria maior que
75µm resultante da lavagem dos gases e
finos gerados no processo de produção de
aço (durante o sopro de oxigênio) que são
coletados pelo sistema de despoeiramento
primário da aciaria.
22 Lama de alto forno Altos fornos
Resíduo gerado dos altos fornos e
recuperado na estação de tratamento de
lama (etl)
23 Lama da etb
Est. De tratamento
biológico
Gerado na decantação de todo lodo
químico e biológico da estação de
tratamento biológico.
24 Lama da eta (lodo) Eta
Lama gerada no tratamento de água
bruta.
25
Lama do
apagamento. Umid
(cwg)
Coqueria
Parte fina do coque arrastada pela água
do apagamento a úmido.
26
Lama da bacia de
decantação do pátio
de carvão
Coqueria
Gerada na limpeza das bacias de
decantação dos pátios de carvões
27
Refratário (lança de
argônio)
Aciaria
Sucata de refratário das lanças de injeção
de argônio.
28
Lama de limpeza
decantação do pátio
de escória
Patio de escória
Finos decantados da água utilizada no
resfriamento da escória de aciaria que é
coletada em uma bacia de decantação.
GLOSSÁRIO 184
29
Lama de lavagem
de calcário
Calcinação
Finos de calcário calcítico e dolomítico
resultante da lavagem do piso sob as
correias do sistema de beneficiamento de
calcário.
30
Pó do
despoeiramento.
Stock house
Altos fornos
Parte fina dos pós do alto forno da
limpeza de gás obtidos por filtro
eletrostático.
31
Pó balão altos
fornos
Altos fornos
Parte fina dos pós do alto forno da
limpeza de gás obtidos por hidrociclone.
32
Pó carbonoso de
coqueria
Coqueria
Gerado no sistema de despoeiramento da
coqueria
33
Pó de des.
Dessulfuração
Aciaria
Finos coletados pelo sistema de
despoeiramento da estação de
dessulfuração durante o processo de
dessulfuração de gusa através da injeção
de mistura dessulfurante.
34
Pó de des. Secund
de aciaria
Aciaria
Finos coletados pelo sistema de
despoeiramento da aciaria durante o
carregamento de gusa e sucata
nosconvertedores
35 Pó do carbureto Aciaria
Fino de carbureto de cálcio coletado pelo
sistema de despoeiramento da estação de
moagem onde o carbureto de cálcio é
utilizado como matéria prima para a
produção de mistura dessulfurante.
185
ANEXO I
Procedimento de Amostragem
Anexo I – Procedimento de Amostragem 186
Procedimento de Amostragem
1. Introdução
Neste documento apresentam-se as orientações básicas para a amostragem dos co-produtos,
lama da ETA, escória dry-pit, cal calcítica fina, pré-cal calcítica, lama de decantação (planta de
beneficiamento Saporo), para realização dos estudos do projeto TIJOLO, conforme convênio
firmado entre a CST/FINEP/UFES/FEST.
A amostragem deverá ser procedida em duas etapas. Na primeira etapa deverão ser amostrados
os materiais conforme e n c o n t r a m - s e e stocados na usina e em quantidades reduzidas. A
segunda etapa s e r á realizada conforme critérios definidos com base nos estudos iniciais e em
quantidades suficientes para a realização dos trabalhos experimentais.
2. Objetivo geral
Fixar, para a primeira etapa de amostragem de co-produtos siderúrgicos da CST, a s
condições exigíveis para amostragem e acondicionamento, de modo a serem obtidas amostras
representativas, e envio dessas a m o s t r a s para ensaios de caracterização e estudo para
aplicação na produção de tijolos prensados na UFES.
2.1 Objetivo específico da amostragem: Classificar e caracterizar os co-produtos para estudos
experimentais para a produção de tijolos prensados, com base em metodologia específica de
reciclagem de co-produtos para utilização em componentes da construção civil.
3. Definições adaptadas com
base na NBR 10007 - Amostragem
de resíduos
Amostra representativa: Parcela do co-produto a ser estudado, que é obtida através de um
processo de amostragem e que, quando analisada, apresenta as mesmas características e
propriedades da massa total do co-produto.
Amostra simples: Parcela do co-produto a ser estudado, que é obtida através de um processo de
amostragem e de um único ponto ou profundidade.
Amostra composta: Soma de parcelas individuais do co-produto a ser estudado, obtidas em
pontos, profundidades e ou instantes diferentes. Estas parcelas devem ser misturadas de forma a
se obter uma amostra homogênea.
Amostra homogênea: Obtida pela melhor mistura possível das alíquotas dos co-produtos,
devendo apresentar características semelhantes em todos os seus pontos. Para co-produtos no
estado sólido, essa homogeneização deve ser obtida por quarteamento.
Quarteamento: Processo de mistura pelo qual uma amostra bruta é dividida em quatro partes
iguais, sendo tomadas duas partes opostas entre si, para constituir uma nova amostra e
descartadas as partes restantes. As partes não descartadas são misturadas totalmente e o
processo de quarteamento é repetido até que se obtenha o volume desejado.
Amostrador: Equipamento ou aparelho utilizado para coleta de amostras
Anexo I – Procedimento de Amostragem 187
4. Condições gerais
4.1 Plano de amostragem: O presente plano foi desenvolvido com base nos objetivos da
amostragem, nas visitas realizadas à siderúrgica, e na pré-caracterização dos co-produtos
fornecidos pela empresa. Neste plano são definidos pontos de amostragem e número de amostras,
seleção do amostrador, seleção da embalagem da amostra, volume de amostras, seus tipos
(simples ou composta), número e tipo dos recipientes de coleta, tempo de envio e condições de
segurança.
4.2 Pontos de amostragem, número e volume de amostras: Os co-produtos a serem
amostrados apresentam-se na usina, no estado semi-sólido e sólido, sob forma granular fina
(menor ou igual a 4,8 mm) e granular grossa (maior que 4,8 mm e menor que 9,5 mm), estocados,
em depósitos/leitos, montes ou pilhas, respectivamente. Neste estudo para se proceder a
determinação dos pontos de amostragem deverá ser:
(i) Para co-produtos em estado semi-sólido, estocados em depósitos: dividir a área superficial do
material estocado, em quadrículas imaginárias de iguais dimensões sendo que de cada centro das
quadrículas deverão ser retiradas amostras da superfície (concha), meio e fundo (trado).
(ii) Para co-produtos em estado sólido, estocados em montes ou pilhas: O volume da pilha será
imaginariamente dividido em três camadas de alturas aproximadamente iguais das quais serão
retiradas amostras de pontos na superfície no meio e na base.
o Deverão ser retiradas amostras eqüidistantes de diferentes regiões e profundidades de
cada camada, abrangendo toda a área horizontal da pilha, ou seja, de cada camada será
retirado um volume proporcional a área da camada, resultando no mínimo de 20 amostras
parciais de 3 litros cada.
o Estas amostras deverão ser homogeneizadas e o volume da pilha reduzida por
quarteamento até a obtenção de duas amostras opostas de volumes iguais a 25 l.
(iii) Para co-produtos em estado sólido, estocados em montes ou pilhas do tipo escória dry-pit: Os
pontos de amostragem deverão ser distribuídos na superfície de toda a pilha.
o Deverão ser retiradas amostras eqüidistantes de diferentes regiões, abrangendo toda a
área superficial da pilha em um número mínimo de 30 amostras de 3 litros cada.
o Estas amostras deverão ser homogeneizadas e o volume da pilha reduzido por
quarteamento até a obtenção de duas amostras opostas de volumes iguais a 50 l,
acondicionadas em 4 sacos plásticos.
4.3 Amostradores: Neste procedimento deverão ser empregados: pá de bico (de emprego na
construção civil), concha, amostrador de montes ou pilhas e trado, conforme figura 1, fornecidos
pela UFES.
Amostrador de montes ou pilhas Pá de bico Concha Trado
Figura 1 – tipo de amostradores.
4.4 Embalagem da amostra: Deverão ser utilizados sacos plásticos de polietileno de capacidade
40 litros, fornecidos pela UFES.
Anexo I – Procedimento de Amostragem 188
5. Procedimentos de amostragem
5.1 Procedimento de amostragem: A amostragem deverá ser realizada pela equipe técnica da
CST com acompanhamento de técnicos da UFES.
5.1.1 Amostragem em depósitos de co-produtos em estado semi-sólidos (lama da ETA e
lama de decantação da planta Saporo):
(i) Coletar amostras simples, homogeneizar e enviar para UFES amostras compostas
representativas para o material estocado.
(ii) Utilizar amostrador do tipo concha pá de bico ou trado previamente limpos.
(iii) Para se retirarem amostras em várias profundidades, deve-se remover as camadas
superiores (quando possível) e, desta forma, ter acesso às camadas inferiores. Caso contrário,
utilizar trado e coletar amostras em cada profundidade.
(iv) As amostras simples deverão ser depositadas sobre lona, sobre superfície limpa, tais
como lona, plástico ou piso firme, para imediata homogeneização, quarteamento,
acondicionamento conforme estabelecido, e envio à UFES.
5.1.2 Amostragem de co-produtos em montes e pilhas em estado sólido (cal calcítica fina,
pré-cal calcítica e escória dry-pit):
(i) Coletar amostras simples, homogeneizar e enviar para UFES amostras compostas
representativas para o material estocado.
(ii) A amostra composta será obtida utilizando-se, em função da granulometria e umidade do
co-produto um amostrador de montes ou pilhas, concha ou pá de bico, previamente limpos,
introduzindo estes instrumentos obliquamente na face do talude do monte, conforme figura 2
(a). No caso do emprego do amostrador de montes ou pilhas, este deve ser introduzido em
ângulo de 0 a 45º com a horizontal; devendo-se:
(a) girar o amostrador duas ou três vezes para cortar a amostra;
(b) retirar vagarosamente o amostrador do material, assegurando-se de que sua abertura
esteja voltada para cima;
(c) transferir a amostra para o saco plástico de amostragem com auxílio de uma espátula
ou escova e
(d) repetir a amostragem em diferentes pontos e alturas, até completar o número e volume
de amostras estabelecido.
(iii) Os pontos de amostragem deverão abranger o topo, meio e base dos montes ou pilhas.
No caso da pilha de escória dry-pit, os pontos de amostragem nesta primeira etapa
deverão abranger apenas a superfície da pilha, conforme figura 2 (b).
(iv) As amostras simples deverão ser depositadas sobre lona, sobre superfície limpa, tais
como lona, plástico ou piso firme, para imediata homogeneização, quarteamento,
acondicionamento conforme estabelecido, e envio à UFES.
(v) A amostra simples deverá conter no mínimo 3 (três) litros.
(a) (b)
Figura 2 – (a) Amostragem em montes ou pilhas. (b) Amostragem em pilha de escória
dry-pit.
5.1.3 Recomendações de segurança:
(i) Todos os coletores devem estar portando equipamentos de proteção individual adequados.
(ii) Quando existir suspeita de que o manuseio do co-produto possa apresentar um risco à saúde
dos coletores, estes deverão observar as recomendações da NBR 10007, no que tange ao
emprego dos respectivos equipamentos de proteção individual a serem utilizados durante a coleta.
Anexo I – Procedimento de Amostragem 189
(iii) O acesso ao topo e meio da pilha ou monte deverá ser feito com segurança, contando com o
apoio do setor de segurança do trabalho da empresa.
5.1.4 Etiquetagem e ficha de coleta:
Toda a amostra deve ser etiquetada imediatamente após a coleta. Toda amostra deverá ser
acompanhada de uma ficha de coleta contendo os seguintes dados:
Co-produto:
Nome do coletor:
Data:
Hora:
Número da amostra:
Origem:
Destino:
Descrição do local da coleta:
Determinações efetuadas em
campo:
Observções:
5.2 Acondicionamento e tempo de envio das amostras:
(i) As amostras deverão ser acondicionadas em sacos plásticos fornecidos pela UFES.
(ii) Os sacos deverão ser hermeticamente fechados, com eliminação do ar (vazios) no interior, de
modo que seja mantida a integridade da amostra.
(iii) Tão logo coletada, a amostra deverá ser transportada, se possível, no mesmo dia para a
UFES.
190
ANEXO II
Relatórios Estatísticos
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 191
Univer
sida
de Fe
der
a
l do Espírit
o
Sa
nt
o
Laboratório de Bioestatística
DEST- CCE
RELATÓRIO ESTATÍSTICO
Estatística Descritiva – Resistência e Absorção
T1 -T45
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 192
Sumário
1 Resultado 159
Tabela 1: Estatística Descritiva – Resistência (MPa) 160
Figura 1: Gráfico de médias e desvio – Resistência (Traços 1 a 26) 161
Figura 2: Gráfico de médias e desvio – Resistência (Traços 27 a
45)
161
Tabela 2: Estatística Descritiva – Absorção 162
Figura 3: Gráfico de médias e desvio – Absorção (Traços P-2 a 31) 163
Figura 4: Gráfico de médias e desvio – Absorção (Traços 32 a 45) 163
Anexo II – Relatórios Estatísticos 193
Objetivo
Estudar o comportamento das variáveis Resistência e Absorção.
1 Resultado
Serão exibidos abaixo os resultados descritivos (n, mínimo, máximo, média e desvio
padrão) das variáveis Resistência e Absorção, seguidos dos respectivos gráficos de
média.
Anexo II – Relatórios Estatísticos 194
Tabela 1: Estatística Descritiva – Resistência (Mpa)
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
T-1 2 7,64 8,62 8,13 ,69
T-2 2 7,43 8,27 7,85 ,59
T-3 4 7,46 7,78 7,60 ,14
T-4 6 6,04 7,32 6,60 ,54
T-6 8 3,66 4,40 3,98 ,23
T-7 4 3,36 5,33 4,04 ,88
T-8 6 1,08 2,29 1,70 ,58
T-9 12 4,51 9,59 7,57 1,73
T-10 14 7,97 8,99 8,46 ,25
T-11 2 6,18 6,30 6,24 ,08
T-12 5 6,86 7,59 7,16 ,27
T-13 5 6,59 7,71 7,21 ,45
T-14 2 8,30 8,98 8,64 ,48
T-15 5 9,18 10,29 9,71 ,44
T-16 5 8,51 10,32 9,52 ,76
T-17 5 9,09 9,42 9,25 ,12
T-18 5 9,22 9,96 9,60 ,34
T-19 5 9,51 10,27 9,93 ,31
T-20 5 9,41 10,00 9,74 ,22
T-21 5 10,58 11,66 11,37 ,45
T-26 2 16,24 17,52 16,88 ,91
T-27 2 14,53 15,13 14,83 ,42
T-28 2 14,41 14,74 14,58 ,23
T-29 2 13,59 13,81 13,70 ,16
T-30 2 11,02 11,26 11,14 ,17
T-31 10 16,76 20,29 19,19 1,02
T-32 10 16,04 21,98 18,91 1,93
T-33 10 16,86 19,26 17,93 ,91
T-34 4 ,31 ,55 ,46 ,11
T-35 4 1,70 1,81 1,75 ,05
T-36 4 3,54 4,12 3,89 ,27
T-37 4 10,45 11,74 11,14 ,57
T-38 4 14,55 15,77 15,32 ,55
T-39 4 18,16 19,00 18,45 ,37
T-40 4 17,08 17,73 17,45 ,28
T-41 4 14,82 17,81 16,62 1,27
T-42 4 6,61 7,65 7,17 ,48
T-43 4 11,87 12,47 12,13 ,27
T-44 4 14,01 14,91 14,56 ,39
T-45 4 11,81 12,67 12,08 ,40
P-2 4 11,42 13,28 12,49 ,86
Anexo II – Relatórios Estatísticos 195
Os traços 22, 23, 24 e 25 não são exibidos na tabelas acima e nos gráficos de média
por apresentarem apenas um valor (impossibilitando o cálculo do Desvio Padrão).
0
3
6
9
12
15
18
21
T-1
T-2
T-3
T-4
T-6
T-7
T-8
T-9
T-10
T-11
T-12
T-13
T-14
T-15
T-16
T-17
T-18
T-19
T-20
T-21
T-26
Traços
Resistência (Mpa)
Figura 1: Gráfico de médias e desvio – Resistência (Traços 1 a 26)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
T-27
T-28
T-29
T-30
T-31
T-32
T-33
T-34
T-35
T-36
T-37
T-38
T-39
T-40
T-41
T-42
T-43
P- 2
T-44
T-45
Traços
Resistência (Mpa)
Figura 2: Gráfico de médias e desvio – Resistência (Traços 27 a 45)
Anexo II – Relatórios Estatísticos 196
Tabela 2: Estatística Descritiva – Absorção
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
P-2 4 ,14 ,16 ,15 ,01
T- 14 2 ,24 ,26 ,25 ,01
T- 15 5 ,22 ,23 ,23 ,00
T- 8 2 ,24 ,25 ,25 ,01
T - 10 6 ,21 ,22 ,21 ,00
T - 11 4 ,22 ,23 ,22 ,00
T - 12 5 ,22 ,22 ,22 ,00
T - 13 6 ,22 ,22 ,22 ,00
T - 22 2 ,17 ,18 ,17 ,00
T - 23 2 ,16 ,19 ,18 ,02
T - 24 2 ,15 ,15 ,15 ,00
T - 25 2 ,15 ,16 ,16 ,00
T - 26 4 ,16 ,17 ,16 ,00
T - 27 2 ,17 ,17 ,17 ,00
T - 28 2 ,18 ,18 ,18 ,00
T - 29 2 ,18 ,18 ,18 ,00
T - 30 2 ,19 ,19 ,19 ,00
T - 31 6 ,16 ,17 ,17 ,00
T - 32 6 ,15 ,17 ,16 ,01
T - 33 6 ,14 ,17 ,16 ,01
T - 42 4 ,17 ,17 ,17 ,00
T - 43 4 ,17 ,17 ,17 ,00
T - 6 4 ,22 ,25 ,24 ,01
T - 7 2 ,24 ,24 ,24 ,00
T - 9 4 ,23 ,23 ,23 ,00
T -34 4 ,17 ,17 ,17 ,00
T -35 4 ,18 ,19 ,18 ,00
T -36 4 ,18 ,18 ,18 ,00
T -37 4 ,16 ,17 ,17 ,00
T -38 4 ,16 ,17 ,16 ,00
T -39 4 ,16 ,16 ,16 ,00
T -40 4 ,16 ,16 ,16 ,00
T -41 4 ,17 ,17 ,17 ,00
T -44 4 ,16 ,17 ,16 ,00
T -45 3 ,15 ,15 ,15 ,00
Os Traços 3, 16, 17, 18, 19, 20 e 21 não são exibidos na tabela acima e no gráfico
de média por apresentarem apenas um valor (impossibilitando o cálculo do Desvio
Padrão).
Anexo II – Relatórios Estatísticos 197
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
P- 2
T- 14
T- 15
T- 8
T - 10
T - 11
T - 12
T - 13
T - 22
T - 23
T - 24
T - 25
T - 26
T - 27
T - 28
T - 29
T - 30
T - 31
Traços
Absorção (%)
Figura 3: Gráfico de médias e desvio – Absorção (Traços P-2 a 31)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
T - 32
T - 33
T - 42
T - 43
T - 6
T - 7
T - 9
T -34
T -35
T -36
T -37
T -38
T -39
T -40
T -41
T -44
T -45
Traços
Absorção (%)
Figura 4: Gráfico de médias e desvio – Absorção (Traços 32 a 45)
Anexo II – Relatórios Estatísticos 198
Univer
sida
de
Fe
der
a
l do Espírit
o
Sa
nt
o
Laboratório de Bioestatística
DEST- CCE
RELATÓRIO ESTATÍSTICO
Estatística Descritiva e Inferência Estatística
– Resistência e Absorção
T23 –T33
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 199
Sumário
1. Estatísticas Descritivas e Inferência Estatística.............. 166
1.1 Resistência.................................................................................................
166
Tabela 1: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 31, 32 e
33....................................................
166
Tabela 2: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 27, 28, 29 e 30.
166
Tabela 3: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 22, 23 e 24.
166
Tabela 4: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 25 e 26. 167
7
1.2 Absorção
167
Tabela 5: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 31, 32 e 33.
167
Tabela 6: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 27, 28, 29 e 30.
167
Tabela 7: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 22, 23 e 24.
167
Tabela 8: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 25 e 26.
167
Tabela 9: Estatísticas descritivas e ANOVA para Resistência – Traços 23,
25, 26, 31, 32 e
168
Tabela 10: Estatísticas descritivas e ANOVA para Absorção – Traços 23,
25
,
26
,
31
,
32 e 33............
168
2. Comentários........................................................................ 168
Anexo II – Relatórios Estatísticos 200
1. Estatísticas Descritivas e Inferência Estatística
Foi realizado o teste de hipótese ANOVA (Análise de Variância) para testar
diferenças estatisticamente significantes entre as médias da variável Resistência
segundo o fator de variação Traço. O mesmo tratamento estatístico foi dado a
variável Absorção.
Utilizamos o teste Post Hoc de Duncan para identificar quais Traços diferem entre si.
Nas tabelas abaixo temos estatísticas descritivas (Média, Desvio Padrão Mínimo e
Máximo), os resultados da ANOVA (Estatística teste F e p-valor) e os subgrupos
resultantes do teste Post Hoc de Duncan para cada variável.
1.1 Resistência
Tabela 1: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 31, 32 e 33.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-23 1 17,406 17,406 17,406 -
T-31 10 16,758 20,290 19,188 1,01942
T-32 10 16,037 21,979 18,913 1,93570
T-33 10 16,859 19,261 17,925 0,90768
1,849 0,162 Diferença não significante
Tabela 2: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 27, 28, 29 e 30.
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2 3
T-27 2 14,526 15,133 14,829 0,42921
T-28 2 14,413 14,740 14,576 0,23122
T-29 2 13,591 13,814 13,702 0,15768
T-30 2 11,021 11,259 11,140 0,16829
78,124 0,001 T-30 T-29
T-
28 e
T-
27
Tabela 3: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 22, 23 e 24.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-22 1 15,011 15,011 15,011 -
T-23 1 17,406 17,406 17,406 -
T-24 1 21,310 21,310 21,310 -
- -
-
Anexo II – Relatórios Estatísticos 201
Tabela 4: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 25 e 26.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-23 1 17,406 17,406 17,406 -
T-25 1 17,916 17,916 17,916 -
T-26 2 16,241 17,520 16,880 0,90439
0,452 0,725
Diferença não
significante
1.2 Absorção
Tabela 5: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 31, 32 e 33.
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2
T-23 2 0,164 0,189 0,176 0,01767
T-31 6 0,162 0,169 0,166 0,00251
T-32 6 0,150 0,168 0,155 0,00640
T-33 6 0,145 0,165 0,155 0,00773
6,577 0,004
T-32, T-33
e T-31
T-31 e T-
23
Tabela 6: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 27, 28, 29 e 30.
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F
p-
valor
1 2 3 4
T-27 2 0,169 0,171 0,170 0,00141
T-28 2 0,177 0,178 0,177 0,00070
T-29 2 0,181 0,183 0,182 0,00141
T-30 2 0,191 0,192 0,191 0,00070
129,20 0,000 T-27 T-28 T-29 T-30
Tabela 7: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 22, 23 e 24.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-22 2 0,171 0,176 0,173 0,00353
T-23 2 0,164 0,189 0,176 0,01767
T-24 2 0,153 0,154 0,153 0,00070
2,882 0,200 Diferença não significante
Tabela 8: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 23, 25 e 26.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-23 2 0,164 0,189 0,176 0,01767
T-25 2 0,154 0,157 0,155 0,00212
T-26 4 0,158 0,165 0,160 0,00320
3,646 0,106 Diferença não significante
Anexo II – Relatórios Estatísticos 202
Tendo o grupo dos Traços 23, 25 e 26 não apresentado diferença significante e
estando o Traço 23, também presente no grupo formado pelos Traços 23, 31, 32 e
33, foi refeito o teste ANOVA com um novo grupo composto pelos Traços 23, 25,
26, 31, 32 e 33.
Tabela 9: Estatísticas descritivas e ANOVA para Resistência – Traços 23, 25, 26, 31, 32 e 33.
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor Subgrupo
T-23 1 17,406 17,406 17,406 -
T-25 1 17,916 17,916 17,916 -
T-26 2 16,241 17,520 16,880 0,90439
T-31 10 16,758 20,290 19,187 1,01942
T-32 10 16,037 21,979 18,912 1,93570
T-33 10 16,859 19,261 17,925 0,90768
1,803 0,145
Diferença não
significativa
Tabela 10: Estatísticas descritivas e ANOVA para Absorção – Traços 23, 25, 26, 31, 32 e 33.
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F
p-
valor
1 2
T-23 2 0,164 0,189 0,176 0,01767
T-25 2 0,154 0,157 0,155 0,00212
T-26 4 0,158 0,165 0,160 0,00320
T-31 6 0,162 0,169 0,166 0,00251
T-32 6 0,150 0,168 0,155 0,00640
T-33 6 0,145 0,165 0,155 0,00773
4,967 0,004
T-32, T-33, T-
25,
T-26 e T-31
T-31 e T-
23
2. Comentários
Em relação a variável resistência, os Traços 23, 31, 32 e 33 não apresentam
diferença significante entre suas médias (Tabela 1). Esta diferença é significante
com relação a variável absorção tendo o Traço 32 menor absorção que os Traços
33, 31 e 23 (Tabela 5).
Entre os Traços 27, 28, 29 e 30, podemos observar que existe diferença significante
entre suas médias para a variável resistência e absorção (Tabelas 2 e 6)
apresentando maior resistência e menor absorção o Traço 27.
Para os grupos de Traços 22, 23 e 24 e 23, 25 e 26, com relação a variável
resistência, não se aconselha o uso de testes por apresentarem apenas uma
repetição em cada Traço (Tabela 3 e 4). Para a variável absorção os Traços 22, 23 e
24 não apresentam diferença significante entre as médias, assim como os Traços
23, 25 e 26 (Tabelas 7 e 8).
Agrupando os Traços 23, 25, 26, 31, 32 e 33 podemos notar que não existe
diferença significante entre as médias destes com relação a variável resistência
(Tabela 9). Observando a variável absorção, o Traço 32 apresenta menor absorção.
Anexo II – Relatórios Estatísticos 203
Univer
sida
de
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l do Espírit
o
Sa
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o
Laboratório de Bioestatística
DEST- CCE
RELATÓRIO ESTATÍSTICO
Estatística Descritiva e Inferência Estatística
– Resistência e Absorção
T32 –T41
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 204
Sumário
1 Estatísticas Descritivas e Inferência Estatística 171
1.1 Resistência 171
Tabela 1: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 34, 35, 36 e
37
171
Tabela 2: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 38, 39, 40 e
41
171
Tabela 3: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços T-32, T-34, T-35,
T-36, T-37, T-38, T-39, T-40 e T-4
172
1.2 Absorção 172
Tabela 4: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 34, 35, 36 e
37
172
Tabela 5: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 38, 39, 40 e
41
172
Tabela 6: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços T-32, T-34, T-35,
T-36, T-37, T-38, T-39, T-40 e T-41
172
2 Comentários 173
Anexo II – Relatórios Estatísticos 205
Estatísticas Descritivas e Inferência Estatística
Foi realizado o teste de hipótese ANOVA (Análise de Variância) para testar
diferenças estatisticamente significantes entre as médias da variável Resistência
segundo o fator de variação Traço. O mesmo tratamento estatístico foi dado a
variável Absorção.
Utilizamos o teste Post Hoc de Duncan para identificar quais Traços formam grupos
homogêneos entre si.
Nas tabelas abaixo temos estatísticas descritivas (Média, Desvio Padrão Mínimo e
Máximo), os resultados da ANOVA (Estatística teste F e p-valor) e os subgrupos
resultantes do teste Post Hoc de Duncan para cada variável.
1.1 Resistência
Tabela 1: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 34, 35, 36 e 37
Subgrupo
Traço n Mínimo
Máxim
o
Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2 3 4
T-32
1
0
16,040 21,980 18,913 1,935
T-34 3 0,310 0,55 0,46 0,105
T-35 4 1,700 1,810 1,750 0,047
T-36 4 3,540 4,120 3,8925 0,274
T-37 4 10,450 11,740 11,135 0,565
238,44 0,000
T-34 e T-
35
T-37
T-
36
T-
32
Tabela 2: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 38, 39, 40 e 41
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2 3
T-32 10 16,040 21,980 18,913 1,935
T-38 4 14,550 15,770 15,317 0,547
T-39 4 18,160 19,000 18,450 0,374
T-40 4 17,080 17,730 17,452 0,275
T-41 4 14,820 17,810 16,617 1,269
13,23
2
0,000
T-38 e
T-41
T-41, T-
40 e T-39
T-40,
T-39 e
T-32
Anexo II – Relatórios Estatísticos 206
Tabela 3: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços T-32, T-34, T-35, T-36, T-37, T-38, T-39, T-40 e T-41
Subgrupo
F p-valor
1 2 3 4 5 6
209,456 0,000
T-34 e T-35 T-36 T-37 T-38 e T-41
T-41 e T-
40
T-40, T-39 e
T-32
1.2 Absorção
Tabela 4: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 34, 35, 36 e 37
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2 3 4
T-32 6 0,150 0,168 0,155 0,00631
T-34 4 0,171 0,172 0,172 0,00059
T-35 3 0,181 0,185 0,183 0,00193
T-36 4 0,177 0,180 0,179 0,00142
T-37 4 0,162 0,169 0,165 0,00346
34,68 0,000 T-32 T-37 T-34
T-36
e T-
35
Tabela 5: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços 32, 38, 39, 40 e 41
Subgrupo
Traço n Mínimo Máximo Média
Desvio
Padrão
F p-valor
1 2 3
T-32 6 0,150 0,168 0,155 0,0063
T-38 4 0,162 0,165 0,163 0,0014
T-39 4 0,158 0,162 0,160 0,0018
T-40 4 0,155 0,158 0,156 0,0011
T-41 4 0,169 0,170 0,169 0,0008
10,779 0,000
T-32,
T-40 e T-
39
T-39 e T-
38
T-
41
Tabela 6: Estatísticas descritivas e ANOVA – Traços T-32, T-34, T-35, T-36, T-37, T-38, T-39, T-40 e T-41
Subgrupo
F p-valor
1 2 3 4 5 6 7
37,846 0,000
T-32, T-40
e T-39
T-39 e
T-38
T-38 e
T-37
T-37 e
T-41
T-41 e
T-34
T-36 T-35
Anexo II – Relatórios Estatísticos 207
Comentários
Tanto para a variável Resistência quanto para a variável Absorção vemos que para
todos os grupos de traços as diferenças entre as médias são estatisticamente
significantes (p-valor<0,01 em todas as tabelas), porém o teste Post Hocan de
Duncan verificou que alguns traços formam subgrupos, ou seja, não apresentam
diferença estatisticamente significantes.
Também vemos que para todos os grupos de traços o traço T-32 apresentou maior
Resistência e menor Absorção.
Anexo II – Relatórios Estatísticos 208
Univer
sida
de
Fe
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a
l do Espírit
o
Sa
nt
o
Laboratório de Bioestatística
DEST- CCE
RELATÓRIO ESTATÍSTICO
Estatística Descritiva e Inferência Estatística
– Resistência e Absorção
T43 -T46
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 209
Sumário
1 Objetivo 175
2 Resultados 175
2.1 Estatística Descritiva
Tabela 1. Estatística Descritiva – Resistência 175
Tabela 2: Estatística Descritiva – Absorção 175
Figura 1: Gráfico de médias - Resistência 176
Figura 2: Gráfico de médias - Absorção 176
2.2 Inferência Estatística 176
Tabela 3: Resultado da ANOVA 176
Tabela 4: Resultado do Teste de Duncan 177
Anexo II – Relatórios Estatísticos 210
2 Objetivo
Selecionados alguns Traços, o objetivo é verificar a existência de diferença de médias das
variáveis Resistência e Absorção entre os Traços.
3 Resultados
3.1 Estatística Descritiva
Serão exibidas primeiramente as estatísticas descritivas (n, mínimo, máximo, média e desvio
padrão) das variáveis Resistência e Absorção e seus respectivos gráficos de médias
(apresentando a média mais ou menos um desvio padrão).
Tabela 1. Estatística Descritiva – Resistência
n Média
Desvio
Padrão
Mínimo Máximo
T-43 10 11,2540 ,43298 10,58 11,84
T-44 10 15,3810 ,53693 14,67 16,28
T-45 10 12,3460 ,37402 11,81 12,97
T-46 10 14,5010 ,46333 13,72 15,17
Tabela 2: Estatística Descritiva – Absorção
n Média
Desvio
Padrão
Mínimo Máximo
T-43 4 ,175754 ,0019887 ,1725 ,1813
T-44 4 ,159041 ,0021862 ,1537 ,1637
T-45 4 ,164348 ,0011143 ,1621 ,1669
T-46 4 ,156253 ,0005352 ,1547 ,1572
10101010N =
TRAÇO
T-46T-45T-44T-43
Média +- 1 D. Padrão
17
16
15
14
13
12
11
10
Figura 1: Gráfico de médias - Resistência
Anexo II – Relatórios Estatísticos 211
4444N =
TRAÇO
T-46T-45T-44T-43
Média +- 1 D. Padrão
,19
,18
,17
,16
,15
Figura 2: Gráfico de médias – Absorção
3.2 Inferência Estatística
A fim de verificar a possível existência de diferença das médias dos Traços para as variáveis
Resistência e Absorção, foi realizada a ANOVA – Análise da Variância. A partir de seu
resultado saberemos se pelo menos um dos Traços apresenta média de Resistência/Absorção
diferente dos demais. Essa conclusão será feita a partir do p-valor, se este se apresentar menor
que 0,050 conclui-se que existe pelo menos um traço com média de Resistência/Absorção
estatisticamente diferente dos demais ao nível de 5% de significância. E neste caso, é aplicado
o Teste de Duncan para verificar a formação de subgrupos homogêneos.
Tabela 3: Resultado da ANOVA
F p-valor
Resistência 174,22 0,000
Absorção 28,95 0,000
Para ambas variáveis, pelo menos um Traço possui média diferente. Para verificar onde se
encontra essa diferença, foi realizado o Teste de Duncan. A tabela abaixo exibe seu resultado.
Tabela 4: Resultado do Teste de Duncan
Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4
Resistência T-43 T-45 T-46 T-44
Absorção T-46 / T-44 T-45 T-43
-
Observa-se a formação de quatro grupos para a variável Resistência e três grupos para a
variável Absorção.
Anexo II – Relatórios Estatísticos 212
Univer
sida
de
Fe
der
a
l do Espírit
o
Sa
nt
o
Laboratório de Bioestatística
DEST- CCE
RELATÓRIO ESTATÍSTICO
Durabilidade
T43 -T46
Vitória
Outubro de 2005
Anexo II – Relatórios Estatísticos 213
Sumário
1. Objetivo 180
2. Estatística Descritiva 180
Tabela 2.1: Estatística descritiva para o traço 43 180
Figura 2.1: Gráfico de médias – Traço 43 – Clico Molhado 180
Figura 2.2: Gráfico de médias – Traço 43 – Ciclo Seco 180
Tabela 2.2: Estatística descritiva para o traço 44 181
Figura 2.3: Gráfico de médias – Traço 44 – Ciclo Molhado 181
Figura 2.4: Gráfico de médias – Traço 44 – Ciclo Seco 181
Tabela 2.3: Estatística descritiva para o traço 45 182
Figura 2.5:Gráfico de médias – Traço 45 – Ciclo Molhado 182
Figura 2.6: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Seco 182
Tabela 2.4: Estatística descritiva para o traço 46 183
Figura 2.7: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Molhado 183
Figura 2.8: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Seco 183
3. Inferência Estatística 184
Tabela 2.5: Resultado do teste de médias – Ciclo Molhado 184
Tabela 2.6: Resultado do teste de médias – Ciclo Seco 184
Tabela 2.7: Resultado do teste de médias inicial vs após massa constante a
105º
184
Anexo II – Relatórios Estatísticos 214
Objetivo
O objetivo deste trabalho é comparar o Volume inicial e final, e estudar o comportamento dos
ciclos (seco e molhado) em seqüência.
Estatística Descritiva
Nesta seção apresentamos estatísticas descritivas (n, Mínimo, Máximo, Médias, Desvio
Padrão) e gráficos de médias para a variável Volume separando por traço e ciclo. No gráfico
de médias, o ponto central representa a média da variável e segmento de reta vertical acima
representa a médias mais um desvio e o segmento de reta abaixo a média menos um desvio
padrão.
Tabela 2.1: Estatística descritiva para o traço 43
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
Após 5h - 2/10 3 1262187,03 1452814,56 1350745,72 96029,20
Após 5h- 4/10 3 1258030,85 1454192,00 1351422,38 98416,26
Após 5h- 6/10 3 1252292,63 1445939,49 1345089,03 97074,34
Após 5h- 8/10 3 1256680,90 1445979,41 1346599,78 95003,21
Após 5h- 10/10 3 1254611,15 1444837,33 1344471,25 95547,27
Após 5h- 12/10 3 1253344,41 1445428,93 1344571,63 96403,68
Após 42h- 4/10 3 1255977,40 1449485,93 1348673,10 97009,30
Após 42- 6/10 3 1252616,43 1451724,71 1346971,10 99960,65
Após 42h-8/10 3 1250455,05 1442532,14 1342721,96 96260,47
Após 42h- 10/10 3 1249922,51 1445647,70 1343847,87 98099,92
Após 42h- 12/10 3 1250862,44 1447439,74 1343934,52 98703,07
Após 42h- 14/10 3 1249673,01 1445861,15 1343572,84 98362,70
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
1450000
1500000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.1: Gráfico de médias – Traço 43 – Clico
Molhado
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
1450000
1500000
V_42H4 V_42H6 V_42H8 V_42H10 V_42H12 V_42H14
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.2: Gráfico de médias – Traço 43 – Ciclo Seco
Anexo II – Relatórios Estatísticos 215
Tabela 2.2: Estatística descritiva para o traço 44
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
Após 5h - 2/10 3 1241478,36 1273485,12 1255443,75 16388,06
Após 5h- 4/10 3 1240982,36 1273593,82 1251872,10 18811,59
Após 5h- 6/10 3 1237990,38 1267406,64 1249481,29 15728,34
Após 5h- 8/10 3 1235862,02 1261932,22 1244782,98 14855,72
Após 5h- 10/10 3 1237213,30 1264392,72 1246853,57 15214,29
Após 5h- 12/10 3 1237549,48 1262882,24 1246104,27 14531,09
Após 42h- 4/10 3 1241781,85 1264056,70 1249442,66 12661,07
Após 42- 6/10 3 1237153,05 1264331,42 1246800,03 15208,18
Após 42h-8/10 3 1234441,91 1263608,53 1246081,63 15448,86
Após 42h- 10/10 3 1231959,80 1260050,60 1241855,72 15777,45
Após 42h- 12/10 3 1235409,46 1260087,64 1244654,66 13452,50
Após 42h- 14/10 3 1233531,84 1262117,77 1243297,17 16302,98
1200000
1250000
1300000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.3: Gráfico de médias – Traço 44 – Ciclo
Molhado
1200000
1250000
1300000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.4: Gráfico de médias – Traço 44 – Ciclo Seco
Anexo II – Relatórios Estatísticos 216
Tabela 2.3: Estatística descritiva para o traço 45
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
Após 5h - 2/10 3 1325639,89 1379185,87 1348039,79 27823,81
Após 5h- 4/10 3 1317597,56 1374022,86 1342552,02 28771,53
Após 5h- 6/10 3 1317235,32 1369060,51 1341285,07 26112,70
Após 5h- 8/10 3 1319195,91 1369475,06 1342402,94 25361,43
Após 5h- 10/10 3 1315917,34 1368423,28 1342218,45 26253,10
Após 5h- 12/10 3 1316477,66 1370531,18 1341097,37 27346,43
Após 42h- 4/10 3 1321418,41 1376454,27 1346023,35 27976,65
Após 42- 6/10 3 1319704,52 1370439,99 1342331,20 25808,18
Após 42h-8/10 3 1316035,34 1368720,16 1339271,50 26886,22
Após 42h- 10/10 3 1315515,73 1367168,56 1338557,84 26272,82
Após 42h- 12/10 3 1316285,03 1370683,83 1341020,09 27532,28
Após 42h- 14/10 3 1314646,31 1368042,78 1338389,73 27184,34
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.5:Gráfico de médias – Traço 45 – Ciclo
Molhado
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.6: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Seco
Anexo II – Relatórios Estatísticos 217
Tabela 2.4: Estatística descritiva para o traço 46
n Mínimo Máximo Média D. Padrão
Após 5h - 2/10 3 1264890,16 1338278,34 1312741,73 41471,97
Após 5h- 4/10 3 1259178,85 1338247,59 1309300,78 43580,45
Após 5h- 6/10 3 1256849,84 1330632,63 1304311,23 41184,33
Após 5h- 8/10 3 1255523,75 1328438,21 1303309,43 41402,07
Após 5h- 10/10 3 1254800,28 1332535,95 1305305,44 43783,45
Após 5h- 12/10 3 1260859,34 1329315,60 1306008,88 39107,50
Após 42h- 4/10 3 1259223,89 1330996,66 1306264,90 40756,71
Após 42- 6/10 3 1258049,82 1331327,16 1306105,87 41634,86
Após 42h-8/10 3 1258711,98 1329553,39 1305474,31 40503,38
Após 42h- 10/10 3 1255140,21 1329276,37 1303930,17 42264,05
Após 42h- 12/10 3 1256883,44 1333909,01 1307258,19 43650,35
Após 42h- 14/10 3 1260196,36 1329848,61 1306079,05 39744,20
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP
)
Figura 2.7: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Molhado
1200000
1250000
1300000
1350000
1400000
V_5H2 V_5H4 V_5H6 V_5H8 V_5H10 V_5H12
Tempo
Volume (Média + ou - 1 DP)
Figura 2.8: Gráfico de médias – Traço 46 – Ciclo Seco
Anexo II – Relatórios Estatísticos 218
Inferência Estatística
Após verificar o comportamento médio do Volume, deseja-se comparar as médias dos tempos
em seqüência dentro de cada ciclo para cada traço e a média inicial e final, para verificar se há
existência de diferença significativa das mesmas. Para obter este resultado utilizou-se o teste
não paramétrico de Wilcoxon, adotando 5% como nível de significância, ou seja, se o p-valor
apresentar valor menor que 0,050, conclui-se que a diferença das médias é estatisticamente
significativa.
Tabela 2.5: Resultado do teste de médias – Ciclo Molhado
Traço 43 Traço 44 Traço 45 Traço 46
Tempos
Z p-valor Z p-valor Z p-valor Z p-valor
5H-4/10 - 5H-2/10 -0,535 0,593 -1,069 0,285 -1,604 0,109 -1,604 0,109
5H-6/10 - 5H-4/10 -1,604 0,109 -1,069 0,285 -0,535 0,593 -1,604 0,109
5H-8/10 - 5H-6/10 -1,604 0,109 -1,604 0,109 -1,604 0,109 -1,069 0,285
5H-10/10 - 5H-8/10 -1,604 0,109 -1,604 0,109 0,000 1,000 -1,069 0,285
5H-12/10 - 5H-10/10 0,000 1,000 -1,069 0,285 0,000 1,000 0,000 1,000
Tabela 2.6: Resultado do teste de médias – Ciclo Seco
Traço 43 Traço 44 Traço 45 Traço 46
Tempos
Z p-valor Z p-valor Z p-valor Z p-valor
42H-6/10 - 42H-4/10 -1,069 0,285 -1,069 0,285 -1,604 0,109 0,000 1,000
42H-8/10 - 42H-6/10 -1,604 0,109 -0,535 0,593 -1,604 0,109 -1,069 0,285
42H-10/10 - 42H-8/10 -1,069 0,285 -1,604 0,109 -1,604 0,109 -1,604 0,109
42H-12/10 - 42H-10/10 0,000 1,000 -1,604 0,109 -1,604 0,109 -1,604 0,109
42H-14/10 - 42H-12/10 0,000 1,000 -0,535 0,593 -1,604 0,109 -0,535 0,593
Observa-se para os traços estudados, pelas tabelas 2.5 e 2.6, a ausência de diferença
significativa entre as médias dos tempos em seqüência em cada ciclo.
Tabela 2.7: Resultado do teste de médias inicial vs após massa constante a 105º
Traço 43 Traço 44 Traço 45 Traço 46
Z 0,000 -1,604 -1,604 -1,604
p-valor 1,000 0,109 0,109 0,109
Quando testadas as médias dos tempos inicial e após massa constante a 105º, também não foi
detectada diferença estatisticamente significativa.
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