Materiais cimentícios (RCC Classe A cinza)

Os RCC compostos por materiais cimentícios podem ser representados por restos ou fragmentos de: cimento, argamassa de revestimento, argamassa colante, concreto comum e concreto armado. Esses resíduos podem ser classificados pela Resolução nº 307/2002 como RCC Classe A - reutilizáveis ou recicláveis como agregados.

Popularmente conhecidos como RCC cinza, quando reciclados são denominados pela NBR 15.116 (ABNT, 2004i) como ARC – Agregado de Resíduo de Concreto, a qual define esses resíduos como:

[...] agregado reciclado obtido do beneficiamento de resíduo pertencente à classe A, composto na sua fração graúda, de no mínimo 90% em massa de fragmentos à base de cimento Portland e rochas. Sua composição deve ser determinada conforme o anexo A e atender aos requisitos das aplicações específicas (ABNT, 2004i, p.3).

Portanto, esses resíduos apresentam predominância de materiais como o cimento Portland, seguido de areia, brita (rochas), cal e aditivos. Para entender as propriedades desses materiais, e quais elementos podem ser lixiviados é importante conhecer o processo de fabricação, composição química e mineralógica.

Segundo Sichieri et al. (2004) o cimento Portland é uma mistura bem proporcionada de matérias primas contendo óxidos de CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 – que constituem o clínquer. O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila, o qual sofre adição de elementos para obtenção de cimento com propriedades específicas como o sulfato de cálcio, as escórias de alto forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos (Sichieri et al., 2004).

Segundo a ficha de informações de segurança de produtos químicos do cimento da Votorantim – Cimentos (VOTORANTIN, 2012), o cimento Portland é basicamente constituído de clínquer Portland finamente moído e gesso, podendo ser adicionados outros materiais normatizados conforme o tipo de cimento.

Aiticin (2000)41 apud Sichieri et al. (2004) relata o uso de gesso para o suprimento de sulfato de cálcio está sendo substituído pela anidrita (CaSO4), ou uma mistura de gesso e anidrita.

Mehta e Monteiro (1994) apresentam as reações químicas que ocorrem na fabricação do cimento. A saber:

Argila → SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O Pedra Calcária → CaO + CO2

3CaO.SiO2

2CaO.SiO2

3CaO.Al2O3

4CaO.Al2O3.Fe2O3

De acordo com Votorantim (2012) na composição do cimento Portland predominam os silicatos e aluminatos, cujos valores são apresentados na Tabela 2.28.

Tabela 2.28 – Composição do clínquer de cimento Portland no Brasil Componente Constituição química Faixa de concentração (%)

Silicato Tricálcico 3CaO.SiO2 20-70

Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 10-60

Ferro-aluminato de cálcio 4CaO.Al2O3.Fe2O3 5-15

Sulfato de cálcio CaSO4 2-10

Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 1-15

Carbonato de cálcio CaCO3 0-5

Óxido de magnésio MgO 0-4

Óxido de cálcio CaO 0-0,2

Fonte: VOTORANTIM (2012), adaptada pelo autor.

Na ficha de segurança da Votorantim é ressaltado que o cimento não endurecido apresenta em solução aquosa pH variando de 12 a 14. Em caso de derramamento em meio úmido poderia ocorrer aumento do pH da água tornando-a mais básica. Quanto ao item meio ambiente, recomenda-se evitar descarte do cimento não endurecido no esgoto e nas águas de superfície (rios, córregos e lagos). Quanto à forma de disposição final ambientalmente adequada é recomendado dispor o material em pó para reciclagem ou alocar em aterro sanitário. Depois de endurecido o cimento poderá ser disposto com resíduos inertes.

Em Portugal, a composição química do clínquer de cimento Portland é semelhante à brasileira, cujas concentrações são apresentadas na Tabela 2.29.

Tabela 2.29 – Composição do clínquer de cimento Portland em Portugal Componente Constituição _química

Faixa de concentração

(%)

Silicato Tricálcico 3CaO.SiO2 63

Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 ₁₅

Ferro-aluminato de cálcio 4CaO.Al2O3.Fe2O3 10

Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 10

Óxido de cálcio CaO 1

Segundo SECIL (2011) o clínquer para cimentos Portland é considerado um material inorgânico. Segundo informações do fabricante, quanto à mobilidade em solo, após hidratação os torrões de clínquer para cimentos não apresentam riscos de toxicidade.

Maragno (1999) realizou um estudo sobre a solidificação de lodo ao cromo de curtume em matriz de cimento, para tanto a autora realizou uma prova em branco, na qual analisou separadamente a água destilada, a resina e o cimento (CPII-E) de suas matrizes.

A referida autora realizou ensaios de solubilização e lixiviação da prova branco, e analisou os seguintes metais: Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Mn, Cu e Cr. Os ensaios de solubilização das matrizes com cimento detectaram a presença de Zn, Cu e Cr, sendo que o Cr excedeu o limite máximo permitido pela norma, obtendo valor máximo de 1,73 mg/L. No ensaio de lixiviação a autora detectou a presença de Zn, Mn, Cu e Cr, e novamente o Cr excedeu os limites normativos, com valor máximo 0,54 mg/L.

Nogueira e Sichieri (2011) realizaram um estudo da viabilidade para construção de blocos para a construção civil a partir de cinza volante residual de um reator de leito fluidizado, para tanto os autores também elaboraram uma prova em branco, para verificar a influência do cimento (CP-III) em suas matrizes. Os autores analisaram os seguintes parâmetros nos extratos solubilizados obtidos: Al, As, Ba, Cd, Pb, Ag, Fe, Mn, Hg, Fenóis Total, Cu Total, Cr Total, cianeto cloreto, fluoretos, nitrato, selênio, sódio, surfactantes, sulfatos e zinco. Resultados dos ensaios de solubilização de duas marcas de cimento [denominadas no estudo cimento A e cimento B] detectaram a contaminação do cimento pela presença de alumínio, bário, cádmio, chumbo e ferro total. Por fim, os supracitados autores sugeriram a investigação da qualidade dos cimentos tipo CP III por órgãos competentes de controle de qualidade de materiais de construção civil.

Diante desses fatos, a contaminação dos cimentos poderia acarretar, futuramente, na contaminação de áreas de disposição de RCC em solo. Em concordância com Nogueira e Sichieri (2011) são necessários estudos direcionados a verificar a qualidade dos cimentos com relação à questão ambiental.

A Tabela 2.30 apresenta as concentrações dos metais que excederam os valores máximos permitidos da norma no estudo de Nogueira e Sichieri (2011).

Tabela 2.30 – Potencial de contaminação dos cimentos CP III Parâmetro Limite máximo no extrato solubilizado (mg/L) Resultado da matriz de cimento A Resultado da matriz de cimento B Alumínio 0,2 1,92 0,52 Bário 0,7 1,43 0,45 Cádmio 0,005 LD(1) 0,02 Chumbo 0,01 0,25 0,1 Ferro Total 0,3 0,253 0,551 (1) _{Limite de detecção}

Fonte: NOGUEIRA E SICHIERI (2011).

A cal também é um componente relevante a ser considerados quando abordamos sobre RCC cinza. A cal está presente nas argamassas que compõe os ARC e nas pinturas de alvenarias.

Segundo Votorantim (2009) o hidróxido de cálcio é o elemento predominante na cal hidratada, e em segundo lugar o hidróxido de magnésio. Segundo Sichieri et al. (2004) a matéria-prima que compõe a cal pode conter teor de desprezível de argilas, com os seguintes elementos SiO2, Al2O3, Fe2O3.

Segundo a ficha de segurança de produtos químicos da Votorantim (2009), a cal pH igual a 12,4 a 25ºC em solução aquosa saturada, e em caso de derramamento em meio úmido causaria aumento de pH ao ambiente. No item substâncias incompatíveis é informado que a mesma poderia corroer alguns metais como alumínio e ferro, fato esse que poderia favorecer a lixiviação de metais existentes em peças de concreto armado dispostas em aterros de RCC.

Na Tabela 2.31 são apresentados os principais componentes químicos que compõe a cal hidratada calcítica e dolomítica.

Tabela 2.31 – Composição cal hidratada no Brasil Componente Constituição química Faixa de concentração (%) Calcítica

Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 95-98

Hidróxido de magnésio Mg(OH)2 < 5

Carbonato de cálcio CaCO3 < 5

Óxido de cálcio CaO < 10

Dolomítica

Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 65-78

Hidróxido de magnésio Mg(OH)2 15-25

Carbonato de cálcio CaCO3 < 15

Óxido de cálcio CaO < 15

Fonte: VOTORANTIM (2009), adaptada pelo autor.

Townsend, Jang e Thurn (1999) simularam em lisímetros a condição de disposição de 100% de concreto em solo. Os autores relataram que o concreto foi o único a atingir valores de pH elevados, variando de 11 a 12 (Figura 2.27). No estudo também foi relatado que os maiores valores de alcalinidade, variaram de 200 a 400 mg/L. Os principais íons presentes nas concentrações dos lixiviados foram o sulfato e o cálcio das reações com o gesso e dissolução do concreto.

Weber et al. (2002) analisaram lixiviados de resíduos de construções residenciais. Para tanto, os autores construíram 4 células teste com impermeabilização de base e drenagem dos lixiviados. Os resultados apontaram novamente que sulfato e cálcio foram os íons predominantes nos lixiviados, resultantes da dissolução do gesso e do concreto.

Figura 2.37 – Valores de pH para colunas não saturadas com materiais específicos Fonte: TOWNSEND, JANG e THURN (1999).

Coleman, Lee e Slipper (2005) realizaram estudos sobre a interação aquosa de íons de Cu+2, Zn+2 e Pb+2 com finos de resíduos de concreto. Os autores descobriram que os finos de concreto possuem efeito de sorção para esses metais em virtude das trocas de íons e pH elevado. Partículas de 1 a 2 mm de concreto em meio aquoso removeram Cu+2 (35 mg/g), Zn+2 (33 mg/g) e Pb+2 (37 mg/g).

Roussat et al. (2008) apresentaram estudo com lisímetros em escala piloto, no qual o lisímetros denominado “referência” era composto predominantemente por concreto. O lisímetro em questão apresentou pH acima de 8,0 e condutividade variando de 1000 a 3000 S/cm. Cabe informar que os valores obtidos nesses lixiviados excedem os limites de potabilidade brasileiros para o cromo e sulfato.

Na Figura 2.38 são expostos os valores de concentração para o cromo obtido em colunas de lixiviação, na qual vale informar que a linha na cor verde representa uma coluna com predominância de concreto, a qual excede o valor limite de potabilidade.

Figura 2.38 – Concentração de cromo para coluna de concreto Fonte: ROUSSAT et al. (2002).

Diante desses fatos, foi possível observar que ocorre o processo de lixiviação em cimentos, concreto e argamassas. Esse processo pode ser desencadeado pela contaminação de cimentos, ou má qualidade no preparo de argamassas e concreto. Caso haja uma elevada dosagem de cimento no concreto ou massa, e esta seja lançada antes de atingir a homogeneização, poderão ocorrer fenômenos como o encapsulamento do cimento em pó, o que facilitaria o processo de lixiviação quando essas obras forem demolidas.