Composição 10 foi preparada de mistura de 40% de RMF, 10% de LAA, 30%
de RC e 20% de RPC. Na Figura 28, são apresentados os resultados obtidos para a composição 10 para seca mistura inicial. Podese observar uma grande heterogeneidade na amostra, confirmada pela composição química de cada ponto, fornecida na Tabela 17 (pontos de EDS indicados na Figura 28.d). Nos espectrogramas 1, 2 e 3 apontaram alto teor de magnésio e cálcio. Nos espectrogramas 4, 5 e 6 é verificado grande teor de ferro.
Figura 28 – Estrutura morfológica da mistura inicial através do MEV, com indicação dos pontos da análise microquímica da composição através do EDS
da composição 10 seca inicial.
A x1.000 10µm B x 3.000 10µm
C x 6.000 2µm D x 6.000 2µm Fonte: Pedroso (2020).
Ainda sobre os pontos analisados é possível observar algumas impurezas, tais como alumínio e sódio que provavelmente é proveniente do lodo de anodização
+
1 3
+ +
+ 5 2
+ 4 + 6 + 8 + 7
+ 9
de alumínio, mais especificamente do tanque de fosqueamento. Além disso, não é observada a presença de nenhum corpo cristalino, pois a diferença entre as porcentagens de cada espectro é alta.
Tabela 17 Composição microquímica da mistura inicial da composição 10 (% em massa).
Espectro Mg Ca Fe Si Al Na Total
1 45,39 49,10 1,90 0,94 2,01 0,66 100,00 2 40,39 55,72 1,13 0,79 1,30 0,67 100,00 3 36,18 56,80 1,39 2,43 2,60 0,60 100,00 4 14,71 16,55 65,39 2,07 1,28 100,00 5 23,30 22,13 48,84 2,61 2,36 0,76 100,00 6 21,54 15,10 57,06 3,30 2,34 0,66 100,00 7 31,75 46,72 13,30 3,11 3,87 1,25 100,00 8 37,57 44,93 9,27 3,43 3,86 0,94 100,00 9 33,14 49,48 8,60 3,07 4,40 1,31 100,00
Fonte: Pedroso (2020).
Na Figura 29, são apresentados os resultados obtidos para a composição 10 aos 3 dias de cura. Observamse muitos vazios capilares entre as partículas, justificado pela baixa idade de cura. Na Figura 29.c é possível identificar algumas partículas em formato de estrelas, o que pode ser identificado como a mineral aragonita CaCO3, devido sua composição química, constituída de carbonato de cálcio. Na Figura 29.d, com ampliação de 6.000x, são apresentados os pontos de realização de EDS, cujo resultado é indicado na Tabela 18.
Na Figura 30, são apresentados os resultados obtidos para a composição 10 aos 180 dias de cura. É possível identificar uma maior regularidade na estrutura do material, proveniente da interação entre os componentes da mistura. Nas Figuras 30.ac é possível verificar uma interação entre as partículas, além de algumas áreas com superfície plana e densa. Quanto mais denso esse material, maior sua resistência, como por exemplo, sua resistência à compressão aos 180 dias 8,45 MPa. Na Figura 30.d, com ampliação de 15.000x, são apresentados os pontos de realização de EDS, e na Tabela 19 a composição química obtida.
É verificado nas Figuras 30.c, d que quantidade de poros é muito menor e que a estrutura é muito mais densa que nas idades iniciais. Na Tabela 19,
observando o espectro 5 pode ser identificado como hematita e os espectros 6 e 7 podem ser identificados como o mineral dolomita.
Figura 29 – Estrutura morfológica da mistura aos 3 dias de cura através do MEV, com indicação dos pontos da análise microquímica da composição
através do EDS da composição 10.
A x1.000 10µm
B x 3.000 10µm
C x 6.000 2µm
D x 6.000 2µm Fonte: Pedroso (2020).
Na Figura 31, são apresentados os resultados obtidos para a composição 10 aos 720 dias de cura. Podese observar algumas áreas em que apresentam uma maior interação entre as partículas, já outras áreas com regiões bastante densas, o que acarreta uma maior resistência, como por exemplo, sua resistência à compressão aos 720 dias: 9,23 MPa. Na Figura 31.d, com ampliação de 15.000x, são apresentados os pontos de EDS e na Tabela 20 a composição química da amostra.
+
+ 3 4
+ 1 + 2
+ 6 + +
5
Tabela 18 Composição microquímica da mistura aos 3 dias de cura da composição 10 (% em massa).
Espectro Mg Ca Fe Si Al Total
1 12,23 67,23 6,18 9,75 4,61 100,00 2 12,72 66,98 5,98 9,69 4,63 100,00 3 12,68 67,65 5,72 9,97 3,98 100,00 4 23,61 42,28 17,83 10,09 6,19 100,00 5 24,98 45,22 14,06 11,87 3,87 100,00 6 3,54 16,59 78,89 0,98 100,00
Fonte: Pedroso (2020).
Figura 30 – Estrutura morfológica da mistura aos 180 dias de cura através do MEV, com indicação pontos da análise microquímica da composição através
do EDS da composição 10.
A x1.000 10µm B x 3.000 10µm
C x 6.000 2µm D x 15.000 1µm Fonte: Pedroso (2020).
Área total + 2 + 4 + 3
+ 5
+ 6 + 7
Tabela 19 Composição microquímica da mistura aos 180 dias de cura da composição 10 (% em massa).
Espectro Si Ca Mg Fe Al Total
1 15,42 45,12 32,18 5,72 1,56 100,00 2 65,84 21,87 9,18 1,18 1,93 100,00 3 64,79 22,15 10,32 0,98 1,76 100,00 4 64,44 21,98 10,92 1,43 1,23 100,00 5 22,39 3,17 1,12 73,32 100,00 6 13,62 52,19 29,16 3,89 1,14 100,00 7 12,95 51,94 30,42 3,58 1,11 100,00
Fonte: Pedroso (2020).
Figura 31 – Estrutura morfológica da mistura aos 720 dias de cura através do MEV, com indicação dos pontos da análise microquímica da composição
através do EDS da composição 10.
A x1.000 10µm
B x 3.000 10µm
C x 6.000 2µm
D x 15.000 2µm
Fonte: Pedroso (2020).
+ 1 2
+ 3
+ 4 + 5
Tabela 20 Composição microquímica da mistura aos 720 dias de cura da composição 10 (% em massa).
Espectro Mg Ca Fe Si Al Na Total
1 8,14 33,94 34,58 5,78 15,01 2,55 100,00 2 9,09 51,84 14,63 5,59 16,69 2,16 100,00 3 10,77 3,22 64,44 12,15 7,82 1,60 100,00 4 12,72 35,18 16,21 21,12 11,32 3,45 100,00 5 13,09 34,92 15,98 23,18 11,01 1,82 100,00
Fonte: Pedroso (2020).
5 CONCLUSÕES
Os exemplos acima aplicados do desenvolvimento de materiais sustentáveis de construção civil a partir de resíduos industriais e municipais perigosos indicam a eficácia do amplo aproveitamento dos métodos de pesquisa baseados em Microscopia Eletrônica de Varredura para estudar os processos de interação físico
química e termoquímica de componentes iniciais. Em resultado destes dois tipos de interação estão sintetizadas as novas formações, responsáveis por todas as propriedades mecânicas, físicas e químicas de compósitos desenvolvidos.
As estruturas de ambos os tipos de novas formações dos materiais desenvolvidos (concreto sem cimento Portland e cerâmicas) estão predominantemente amorfos com pequena inclusão das novas formações com estruturas cristalinas. Este fato foi confirmado através de estudo das estruturas morfológicas por método de Microscopia Eletrônica de Varredura e confirmada pelo método de EDS e distribuição de elementos químicos em novas formações (mapeamento). Ambos últimos métodos demonstram praticamente a ausência de aglomeração dos mesmos elementos químicos em quase todos os pontos pesquisados, o que é típico para estruturas cristalinas.
Em particular, como um exemplo de interação termoquímica nas temperaturas 900° e 1200° foram pesquisados os processos de formação das estruturas cerâmicas de resíduo de minério de ferro de Mariana (40%), escoria siderúrgica de alto forno a carvão vegetal (20 e 25%), areia de fundição (10 e 20%) e único material natural foi argila (30 e 55%).
Os processos de interação químico dos componentes nas temperaturas 20°
– 25°C em meio ambiente alcalino foram pesquisados o mesmo lodo residual de minério de ferro de Mariana (10 e 40 %), lodo de anodização de alumínio (10 e 40
%), o resíduo de produção e demolição de concreto (30%) e resíduo de produção de cal (20 %) para produção sustentável de concretos sem cimento Portland. Foram estudados os processos de modificação das estruturas morfológicas de novos compósitos de tipo concreto durante de hidratação e cura das misturas iniciais com diminuição dos poros entre partículas solida devido a cintese de novos solgel formações. Todos estes processos tornamse bem visíveis devido ao uso de microscopia eletrônica de varredura e um conjunto de métodos baseados nela – os
métodos de microanálise de Espectrometria de Energia Dispersiva (EDS) e Mapeamento (análise de distribuição dos elementos químicos principais).
É possível atingir esses objetivos com a utilização deste complexo de métodos modernos de pesquisa – MEV, EDS e Mapeamento, para pesquisar e explicar os processos de interações químicas e termoquímicas dos componentes nas altas e diferentes temperaturas e composições microquímicas. O entendimento desses processos ajuda a mudar os componentes das misturas iniciais e suas porcentagens, a escolher o regime de temperatura para a ocorrência de reações químicas e termoquímicas da interação de resíduos industriais e municipais perigosos e a criar novos compósitos de construção civil ecologicamente correto com propriedades predeterminadas.
REFERÊNCIAS
ABAL, Associação Brasileira de Alumínio, 2014. Consumo de Alumínio será crescente nos próximos anos: Disponível em: <http://www.abal.org.br/conexao
abal/noticias/?id=59&bo=42> Acesso em: 8 ago. 2014, 22:31.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10.004: Resíduos sólidos – Classificação. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 14040: Gestão ambiental Avaliação do ciclo de vida Princípios e estrutura, 2001.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15116: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural Requisitos. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15329: Produtos de ligas de alumínio para uso estrutural na arquitetura e na construção civil – Especificação 2014.
CABRAL JUNIOR, M. et al. Argila para cerâmica vermelha. Rio De Janeiro:
CETEM, 2008. 25 p. Comunicado Técnico
CALLISTER JR, W. D. Ciência dos materiais: uma introdução. 7ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
CHIU. C., STROPKY, D. Advanced Process Simulation and Training, Process Simulations Ltd., Vancouver, 2004. Disponível em: www.psl.bc.ca.
FONTES, WANNA C. et al. Assessment of the use potential of iron ore tailings in the manufacture of ceramic tiles: From tailingsdams to “brown porcelain”.
Construction and Building Materials, v. 206, p. 111121, 2019.
GOLDSTEIN J., et al. Scanning Electron Microscopy and Xray Microanalysis.
Springer, 2018.
GOLDSTEIN, J. et al. Scanning electron microscopy and xray microanalysis.
Springer, 2003.
LI, N. H., et al. Stabilization and phase transformation of CuFe2O4 sintered from simulated copperladen sludge. Journal of hazardous materials, v. 190, n. 1, p. 597603, 2011.
MANNHEIMER, W. A. Microscopia dos Materiais. Rio de Janeiro: Epapers Serviços Editoriais, 2002.
MOREIRA, C. Revista de Ciência Elementar, 1(01):0005, 2013.
MYMRIN V.; CORREA S.M. New construction material from concrete production and demolition wastes and lime production waste. Construction and Building Materials, v. 21, p. 578582, 2007.
NEWBURY, D.E., et al. Quantitative Compositional Mapping with the Electron Probe Microanalyzer. In: HEINRICH K.F.J., NEWBURY D.E., Electron Probe Quantitation. Springer, Boston, MA, 1990.
LIANG Y., et al. Development of processing methods to improve strength of concrete with 100% recycled coarse aggregate. J. Mater. Civil. Eng., Vol. 27, Issue 5, 2014.
OATLEY. Sir Charles and the Scanning Electron Microscope. Advances in Imaging and Electron Physics. O. B. E. F. R. S. 1996.
PIANARO, S. A. et al. Propriedades de matériasprimas selecionadas para a produção de grés porcelanato. Revista Cerâmica Industrial, v. 9, n.1, p. 3338, 2004.
PIERRE L., et al. Quantitative compositional mapping of mineral phases by electron probe microanalyser. Metamorphic Geology: Microscale to Mountain Belts, 2019.
REED S.J.B. Electron probe microanalysis. In: POTTS P.J., et al. Microprobe Techniques in the Earth Sciences. The Mineralogical Society Series, vol 6. Springer, Boston, MA, 1995.
RIBEIRO, R. A. C. Desenvolvimento de novos materiais cerâmicos a partir de resíduos industriais metal–mecânicos. 2008. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba.
2008.
SOUZA, J.A.S. Estudo e avaliação do uso de resíduos do processo Bayer como matériaprima na produção de agregados sintéticos para a construção civil.
2010. 148 f. Tese (Doutorado) Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2010.
STOKES, D. J. Principles and practice of variable pressure/environmental scanning electron microscopy (VPESEM). John Wiley and Sons, 2008.
TELES, N., FONSECA, M. A Importância do Microscópio Ótico na Revolução Cientifica das Práticas Educacionais á Representação Museológica. História da Ciência e Ensino: construindo interfaces, 20, 126140, 2019.
WILLIAM J. C. Under the Microscope: A Brief History of Microscopy. World Scientific Publishing Company, 2006.
WORLD STEEL ASSOCIATION, 2015. Disponível em:
https://www.worldsteel.org/en/dam/jcr:7f5a36e2e71e4c58b93f
f78d0c5933e4/WSIF_2015_vfinal.pdf