OBTENÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE UM COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTICIA E CARGAS DE REJEITOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

OBTENÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO

DE UM COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTICIA E

CARGAS DE REJEITOS

JACIEL CARDOSO DE LIMA

NATAL- RN, 2021

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

OBTENÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO

DE UM COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTICIA E

CARGAS DE REJEITOS

JACIEL CARDOSO DE LIMA

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

(PPGEM) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para a obtenção do título de MESTRE EM

ENGENHARIA MECÂNICA, orientado

pelo Prof. Dr. LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA.

NATAL – RN

2021

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OBTENÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO

DE UM COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTICIA E

CARGAS DE REJEITOS

JACIEL CARDOSO DE LIMA

Dissertação de Mestrado pelo Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Mecânica (PPGEM) da Universidade Federal do Rio Grande

do Norte

Banca Examinadora da Dissertação

Prof. Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Orientador

Prof. Dr. José Heriberto Oliveira do

Nascimento ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno (UFRN)

Prof. Dr. Daniel Joaquim da Conceição

Moutinho ___________________________

Instituto Federal do Pará – Avaliador Externo (IFPA)

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Lima, Jaciel Cardoso de.

Obtenção, caracterização e aplicação de um compósito de matriz cimenticia e cargas de rejeitos / Jaciel Cardoso de Lima. - 2021.

95f.: il.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Mecânica, Natal, 2021.

Orientador: Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza.

1. Blocos sustentáveis - Dissertação. 2. Déficit habitacional - Dissertação. 3. Rejeitos da mineração - Dissertação. 4.

Propriedades mecânicas - Dissertação. I. Souza, Luiz Guilherme Meira de. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 621

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Dedico este trabalho aos meus pais, José Cardoso Filho e Maria de Lima Cardoso, por serem os meus maiores pilares de sustentação para encarar os desafios da vida sempre com humildade e respeito ao próximo.

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AGRADECIMENTOS

Primeiramente, quero agradecer a Deus, por sempre me ajudar a encarar os desafios da vida, por me manter sempre focado para realizar meus sonhos e me dar sempre forças para trilhar os melhores caminhos abençoados.

Agradeço também aos meus pais, José Cardoso Filho e Maria de Lima Cardoso, por me apoiarem ao longo da minha vida em todos os momentos, aos meus irmãos, Katiane de Lima Cardoso, João Victor de Lima Cardoso e José Cardoso Neto, os quais foram os meus incentivadores para estar conquistando esse sonho.

Agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza, pelas suas orientações de grande importância, cuja a sua compreensão, postura com muito respeito, pela atenção, pelo apoio e paciência em poder me ajudar contribuíram para que esta pesquisa acontecesse da melhor forma. Lhe agradeço de coração por todos os ensinamentos bem como pela amizade puramente verdadeira construída ao longo dessa trajetória.

Sou muito grato a todos os componentes integrantes do laboratório LMHES (Laboratório de Máquinas Hidráulica e Energia Solar) por ter a disponibilidade em poder me ajudar no desenvolvimento deste projeto. Agradeço também pelas grandíssimas amizades verdadeiras construídas ao longo desse período com Raimundo Vicente, Salomão Savio, Mário Cesar, Mariana Lima e ao Emanuel Vieira.

Ao Laboratório de Energia do Departamento de Engenharia Mecânica, que possibilitou a realização dos experimentos das propriedades térmicas.

Aos Técnicos Igor Zumba e Carla Laíse do Laboratório de Caracterização Estrutural dos Materiais (LCEM), por toda disponibilidade e emprenho nas análises.

Aos amigos Hugo Plínio, Jeverton Laureano, Jessica Monalisa, Camila Renata, Emanuel por terem a compreensão e disponibilidade em poder compartilhar seus conhecimentos, agradeço pela amizade construída.

Ao Técnico Sandro Ricardo da Silva Andrade do Laboratório de Materiais de Construção da UFRN, pela disponibilidade em auxiliar nas análises.

Agradecer aos Professores Dr. José Heriberto Oliveira do Nascimento e Dr. Carlos Alberto Paskocimas, pelas compreensões, ensinamentos e gentileza em poder esclarecer minhas dúvidas sempre de forma eficaz.

Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN) – Campus Avançado de Parelhas, que contribuiu bastante nesta pesquisa de

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campo junto ao Técnico Elias Nunes Filho e a Empresa Mineradora Coto que puderam me dar total auxilio, suporte além de disponibilizar informações importantes sobre o mineral metaconglomerado.

A minha namorada, Pollyana Secundo de Oliveira Ferreira, que sempre esteve presente, me incentivando a não desistir de lutar pelos meus sonhos, com todos carinhos e muita determinação.

A todos que direta ou indiretamente colaboraram para a realização deste trabalho.

Por fim, a CAPES, pelo apoio financeiro por meio da bolsa de estudo para realizar essa pesquisa.

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“As grandes ideias surgem da observação dos pequenos detalhes.” (Augusto Cury)

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Lima, Jaciel Cardoso de. OBTENÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE

UM COMPÓSITO DE MATRIZ CIMENTICIA E CARGAS DE REJEITOS. 2021.

95f. Dissertação de Mestrado (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2021.

Resumo

A construção sustentável busca um equilíbrio entre o crescente processo de urbanização, a construção civil e a indústria mineradora, que são responsáveis pela geração de resíduos ao meio ambiente. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo apresentar a construção de blocos sustentáveis com a utilização de rejeitos de metaconglomerado, outros rejeitos disponíveis ̶ areia, cimento, gesso e água ̶ e o uso de alguns modelos de preenchimentos, como garrafas de Polietileno Tereftalato (PET), latas de cerveja, isopor e tubos descartados. A fabricação desse produto visa agregar valor ao mercado da construção civil por esse ser um compósito sustentável. Com esses blocos acessíveis, será possível a construção de casas populares e, consequentemente, favorecer a diminuição do déficit habitacional existente no Brasil. Os materiais utilizados na fabricação foram caracterizados por meio das análises de Difração de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), granulométricas e de massa específica. No processo de fabricação, foram produzidos os corpos de provas com composição definida e, posteriormente, foram realizados ensaios térmicos, mecânicos e de absorção de água para análise do compósito obtido. Os resultados indicaram as seguintes quantificações: a resistência mecânica à compressão atingiu valor médio de 2,24 MPa; a absorção de água apresentou um valor médio de 18,3%; a condutividade térmica teve uma média de 0,33 W/m.K; o calor específico volumétrico apresentou uma média de 1,49 MJ/m3.K; a difusividade obteve um valor médio de 0,22 mm2/s; e a resistividade apresentou um valor médio de 302,73°C.m/W. Tais resultados estão de acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e, desta forma, é possível viabilizar a utilização dos blocos sustentáveis fabricados na construção de casas populares.

Palavras-chave: Blocos sustentáveis. Déficit habitacional. Rejeitos da mineração.

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Lima, Jaciel Cardoso de. OBTAINMENT, CHARACTERIZATION AND

APPLICABILITY OF A CEMENTITIOUS MATRIX COMPOSITE AND WASTE FILLERS. 2021. 95f. Master’s Dissertation in Mechanical Engineering -

Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2021.

Abstract

Sustainable construction seeks a balance between the growing urbanization process, civil construction and the mining industry, which are responsible for generating waste to the environment. In this context, this work aims to present the construction of sustainable blocks using metaconglomerate tailings, other tailings disposable ̶ sand, cement, plaster and water ̶ and the use of some filling models, such as PET bottles, beer cans, styrofoam and discarded tubes. The purpose of this manufactured product is to add value to the civil construction market, since it is a sustainable composite. With these affordable blocks, it will be possible to build popular houses and, consequently, it will support the reduction of the existing housing deficit in Brazil. The materials used in the manufacture were characterized through the analysis of X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), particle size and specific mass analysis. In the manufacturing process, specimens with composition were produced and thereafter, thermal, mechanical and water absorption tests were performed to analyze the formal composite. The results indicated the following quantifications: the mechanical resistance to compression reached the average value of 2.24 MPa; the water absorption presented an average value of 18.3%; the thermal conductivity had an average of 0.33 W/m.K; the specific volumetric heat presented an average 1.49 MJ/m3_{.K; the}

diffusivity obtained an average value of 0.22 mm2/s; and the resistivity presented an average value of 302.73°C.m/W. Such results achieved are in accordance with the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT), so it is possible to make the use of manufactured sustainable blocks in the construction of popular houses feasible.

Keywords: Sustainable blocks. Housing deficit. Mining tailings. Mechanical

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Lista de Ilustrações

Figura 1 - Foto da rocha metaconglomerado. ...23

Figura 2 - Foto da rocha caulim. ...25

Figura 3 - Tijolo e bloco maciço. ...31

Figura 4 -Tijolo e bloco vazado. ...31

Figura 5 - Bloco cerâmico de vedação. ...33

Figura 6 - Modelos dos blocos cerâmicos estruturais. ...34

Figura 7 - Fluxograma das etapas desenvolvidas. ...43

Figura 8 - Rejeito do metaconglomerado. ...45

Figura 9 - Fluxograma do processo de fabricação dos blocos. ...45

Figura 10 - Processo de redução do tamanho da rocha no britador de mandíbulas. ...46

Figura 11 - Uso do moinho de bolas para redução das partículas do rejeito. ...47

Figura 12 - Peneiramento do rejeito de metaconglomerado. ...48

Figura 13 - Ensaio térmico no corpo de prova fabricado a partir do rejeito de metaconglomerado. ...53

Figura 14 - Fabricação de tijolos com recheio de isopor. ...55

Figura 15 - Fabricação de bloco vazado com reuso de latas de cervejas. ...55

Figura 16 - Bloco vazado de seis furos fabricado com reuso de latas de cervejas. ...56

Figura 17 - Bloco vazado de oito furos fabricado com reuso de latas de cervejas. ...56

Figura 18 - Bloco vazado de dez furos fabricado com reuso de latas de cervejas. ...57

Figura 19 - Fabricação de bloco vazado. ...58

Figura 20 - Tijolo fabricado com seis furos. ...58

Figura 21 - Fabricação de bloco vazado com reuso de garrafa pet. ...59

Figura 22 - Fabricação de bloco vazado de três furos com reutilização de tubos. ...59

Figura 23 - Fabricação de bloco com recheios de garrafas pet. ...60

Figura 24 - Fabricação de bloco com recheios de isopor. ...61

Figura 25 - Difratogramas de Raios X das amostras analisadas. ...65

Figura 26 - Microscopia Eletrônica de Varredura da amostra de areia com a ampliação de 50x e 100x. ...67

Figura 27 - Microscopia Eletrônica de Varredura da amostra de metaconglomerado com a ampliação de 100x e 1.000x. ...67

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Figura 28 - Microscopia Eletrônica de Varredura da amostra de gesso com a ampliação

em 100x e 1.000x. ...68

Figura 29 - Microscopia Eletrônica de Varredura da amostra de cimento com a ampliação de 100x e 1.200x. ...68

Figura 30 - Microscopia Eletrônica de Varredura da mistura nas ampliações de 50x, 250x, 500x e 1.000x. ...69

Figura 31 - Distribuição granulométrica da areia. ...70

Figura 32 - Distribuição granulométrica do metaconglomerado. ...71

Figura 33 - Distribuição granulométrica do gesso. ...71

Figura 34 - Distribuição granulométrica do cimento. ...72

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Lista de Tabelas

Tabela 1 - Normas técnicas utilizadas nesta pesquisa. ...40

Tabela 2 - Composição química das matérias-primas analisadas através do ensaio de Fluorescência de Raios X. ………...63

Tabela 3 - Comparativo da granulometria a laser das amostras. ...73

Tabela 4 - Comparativo das massas específicas das amostras. ...74

Tabela 5 - Especificações técnicas dos blocos e tijolos cerâmicos...75

Tabela 6 - Absorção de água dos corpos de provas. ...76

Tabela 7 - Resultados da resistência à compressão axial com 28 dias das composições...77

Tabela 8 - Trabalhos desenvolvidos no LHMES...78

Tabela 9 - Resultados das propriedades térmicas...79

Tabela 10 - Comparação de algumas propriedades do compósito obtido com outras literaturas que usaram rejeito na composição...80

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Unidades de Medida

cm Centímetro

dm3 Decímetro cúbico g Grama

g/cm3 Grama por centímetro cúbico ºC Grau Celsius

K Kelvin MJ Mega Joule MPa Mega Pascal m Metro µm Micrômetro mm Milímetro

mm/min Milímetro por minuto % Porcentagem

KJ Quilo Joule T Temperatura W Watt

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 17 1.1 OBJETIVOS ... 19 1.1.1 Objetivo Geral... 19 1.1.2 Objetivos Específicos ... 19 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 22

2.1 REJEITOS DA MINERAÇÃO NO BRASIL ... 22

2.2 AEXTRAÇÃO DO METACONGLOMERADO... 22

2.3 AROCHA CAULIM ... 24

2.4 OGESSO E SUAS EMPREGABILIDADES ... 25

2.5 O REUSO DO PNEU ... 26

2.6 OCIMENTO PORTLAND E SUAS CLASSIFICAÇÕES ... 27

2.7 APRODUÇÃO DA ALVENARIA NO BRASIL ... 29

2.7.1 Entendendo a Diferença de Tijolo e Bloco ... 30

2.7.2 Alguns Elementos da Alvenaria ... 32

2.8 BLOCOS CERÂMICOS ... 32

2.8.1 Blocos Cerâmicos de Vedação ... 33

2.8.2 Blocos Cerâmicos Estruturais ... 34

2.9 AALVENARIA SUSTENTÁVEL: UMA ALTERNATIVA AMBIENTAL E ECONÔMICA .... 34

2.10 ESTADO DA ARTE ... 35 2.11 NORMAS TÉCNICAS ... 40 3 MATERIAIS E MÉTODOS... 43 3.1 MATÉRIAS-PRIMAS ... 43 3.1.1 Areia ... 44 3.1.2 Cimento ... 44 3.1.3 Gesso ... 44 3.1.4 Rejeito de Metaconglomerado ... 44

3.2 FABRICAÇÃO DOS BLOCOS ... 45

3.2.1 Moagem e Peneiramento do Rejeito de Metaconglomerado ... 46

3.2.2 Mistura dos Materiais... 48

3.3 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS ... 49

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3.3.2 Análise de Difração de Raios-X (DRX) ... 49

3.3.3 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ... 49

3.3.4 Análise Granulométrica ... 50

3.3.5 Ensaio de Massa Específica Real ... 50

3.4 CARACTERIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA... 52

3.4.1 Ensaio de Resistência à Compressão ... 52

3.4.2 Ensaio de Absorção de Água ... 52

3.4.3 Ensaios Térmicos ... 53

3.5 MOLDES E FABRICAÇÃO DOS BLOCOS ... 54

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 63

4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS ... 63

4.1.1 Caracterização Química ... 63

4.1.2 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ... 66

4.1.3 Análise Granulométrica ... 70

4.1.4 Massa Específica Real ... 74

4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA... 75

4.2.1 Absorção de Água ... 76

4.2.2 Análise do Ensaio da Resistência à Compressão ... 77

4.2.3 Análise das Propriedades Térmicas ... 79

4.3 ANÁLISE GERAL DO COMPÓSITO FABRICADO ... 80

5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES ... 83

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Capítulo 1

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Jaciel Cardoso de Lima

1 INTRODUÇÃO

No processo de industrialização no Brasil, por volta da década de 1950, observou-se um crescimento exponencial da população urbana. Esse fenômeno impulsionou para que ocorresse o êxodo rural da população, ou seja, a migração das pessoas que residiam em áreas rurais para os centros urbanos. O processo de migração sucedeu em um ritmo muito acelerado e desordenado ao longo da segunda metade do século XX, por razões de alcançar novas oportunidades de vida que eram ofertadas pelas cidades (ALVES; SOUZA; MARRA, 2011) e (TEIXEIRA, 2005).

Brito, Horta e Amaral (2018) relataram em um levantamento sobre o processo de urbanização no Brasil, realizado nos anos de 1970 que a população urbana já era superior à rural com o percentual de 55,9%, e no ano de 2000, o grau de urbanização atingiu um percentual de 81,2%.

A última pesquisa do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), realizada em 2015, revelou que a população urbana corresponde a 84,72% da população brasileira. Concomitantemente a isso, diversas construtoras e mineradoras surgiram neste período, buscando suprir as necessidades de uma nova classe média industrializada (VIEIRA, 2011) e (MATOS, 2018).

Em virtude desses acontecimentos, uma série de problemas foram agravados, tais como: crescimento desordenado, falta de habitação, contaminação dos lençóis freáticos, surgimento de doenças endêmicas, falta de saneamento básico e habitação em locais de riscos (ALMEIDA; COTA; RODRIGUES, 2020).

A indústria da construção civil consome grandes quantidades de recursos naturais, chegando ao montante de aproximadamente 50% de consumo de matérias-primas, além de gerarem resíduos ao meio ambiente, assim como também as atividades mineradoras (BRASILEIRO; MATOS, 2015).

Os impactos ambientais provenientes dessas atividades vão desde o desmatamento e a poluição atmosférica até a contaminação de lençóis freáticos, que, por sua vez, afetam a qualidade de vida dos seres vivos. Por isso buscar novas alternativas sustentáveis por meio do desenvolvimento de novos materiais que gerem menor impacto se faz necessário (QUIROA HERRERA, 2013).

O Brasil ainda convive com o processo de urbanização crescente por busca de melhorias de vida, em contrapartida, enfrenta bastante o déficit habitacional que é

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resultante da desigualdade social presente em seu território. Dados da Associação Brasileira de Incorporadoras Imobiliárias (ABRAINC, 2019) indicaram que entre 2015 e 2017 o déficit habitacional do país aumentou em mais de 220 mil imóveis. Uma forma de solucionar esse problema a construção sustentável surge com uma forma de assegurar o equilíbrio entre proteger o meio ambiente e o crescimento econômico (CBCS, 2014).

A extração das mineradoras no Brasil gera grandes proporções de resíduos que se acumulam no meio ambiente causando muitos impactos, por exemplo, a contaminação no solo e a baixa vegetação, prejudicando os recursos hídricos superficiais e subterrâneos (MECHI; SANCHES, 2010). A confecção de blocos através do rejeito da mineração e de resíduos agrega valor ao mercado da construção civil por ser um novo produto com rentabilidade viável e ser um compósito sustentável para o meio ambiente.

O crescente avanço tecnológico e o desenvolvimento de projetos cada vez mais sofisticados, além disso os investimentos em pesquisas para buscar um material que possa atender as exigências nas edificações, combinadas com boas propriedades de resistência mecânica, térmica e acústica cresceram ainda mais.

Esses avanços ajudam na questão ambiental, na qual vem ganhando muito destaque, uma vez que a necessidade em buscar uma melhor qualidade de vida para a sociedade fez com que as pessoas buscassem racionalizar corretamente os materiais não renováveis, visando beneficiar o meio ambiente, pois essa atitude ajuda na economia de matéria-prima e aumenta a vida útil das áreas que foram degradadas (SANTOS, 2015).

Sabendo-se do problema que é a produção e acumulação de rejeitos por partes das mineradoras e da falta de moradia adequada, este trabalho visa produzir blocos sustentáveis através do reciclo desses rejeitos, misturando-os com outros materiais para se obter um compósito sustentável sem passar pelo processo de sinterização, obtendo blocos de baixos custos para a construção de casas populares. Desta forma os blocos podem ser inseridos no mercado de construção com um valor mais acessível.

Os materiais empregados para a obtenção dos blocos são os rejeitos de metaconglomerado além de outros rejeitos que estavam disponíveis no laboratório como as raspas de pneus, cascas de ovos, resíduo polimérico de creme dental e caulim, também foi utilizado como base da fabricação as matérias-primas: areia, cimento, gesso, água e alguns materiais de preenchimento.

Os preenchimentos eles são usados de forma a obter uma estrutura do bloco como furos e enchimentos, proporcionando leveza e propriedade isolante. Os materiais

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utilizados para isso foram provenientes de descartes como garrafas de água mineral, latas de cervejas, isopor e tubos.

Os blocos fabricados destacam-se por apresentarem características essenciais como o baixo custo, leveza, fácil fabricação, boa estética e excelente acabamento. O bloco apresentou boas propriedades como boa resistência à compressão e baixa condutividade térmica. Acentua-se ainda um ponto positivo quanto a facilidade no processo de desmoldagem após a cura, no tempo de aproximadamente dez minutos, o qual possibilita agilidade para o processo construtivo.

No capítulo 2, é exibido a revisão bibliográfica. Este capítulo retrata toda informação pertinente ao tema para fundamentar a destinação final ambientalmente adequada conforme descreve um comentário da Lei nº 12.305 (BRASIL,2010) bem como são apresentados o estado da arte retratando uma abordagem de pesquisas desenvolvidas similares a esta pesquisa.

No capítulo 3, é especificado a metodologia aplicada, bem como a descrição e caracterização dos materiais que foram empregados na pesquisa.

No capítulo 4, são apresentados e abordados os resultados alcançados por meio da metodologia empregada nos ensaios de caracterização dos blocos construídos.

No capítulo 5, são mostradas as conclusões gerais em cima das discussões alcançadas anteriormente efetuadas.

E ao fim, situa-se todas as referências utilizadas na construção desta pesquisa.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo Geral

Demonstrar a viabilidade da utilização de compósitos produzidos com matriz cimentícea e rejeitos na fabricação de blocos para a construção civil.

1.1.2 Objetivos Específicos

● Escolher os elementos do compósito; ● Definir a composição a ser utilizada;

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● Projetar e construir os moldes para a fabricação de diferentes modelos de blocos; ● Caracterizar os compósitos obtidos;

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Capítulo 2

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2 REFERENCIAL TEÓRICO

O presente capítulo irá abordar sobre os rejeitos da mineração no Brasil, a extração do metaconglomerado, a rocha caulim, o gesso e suas empregabilidades, o reuso do pneu, o cimento Portland e suas classificações, a produção da alvenaria no Brasil, blocos cerâmicos e a alvenaria sustentável: uma alternativa ambiental e econômica com o propósito de serem empregados na construção de casas populares.

2.1 Rejeitos da Mineração no Brasil

De acordo com Brasil (2010), lei nº 12.305, rejeitos são definidos como sendo resíduos sólidos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, não se tem outra finalidade que não seja a destinação final ambientalmente adequada.

Em se tratando dos rejeitos da indústria da mineração, Silva (2007) define como sendo rochas ou minerais presentes em minérios que durante o seu beneficiamento são separados destes de forma que não são aproveitáveis durante esse processo.

No Brasil, a mineração é um dos pilares da economia, agregando de forma eficaz no desenvolvimento social, desde que seja administrada com responsabilidade perante a sociedade, estando sempre preocupada com o desenvolvimento sustentável (FARIAS, 2002).

Ainda segundo Farias (2002), apesar de ser um grande fator na economia, a mineração também traz grandes impactos ao meio ambiente. Dentro dos principais impactos causados pelos rejeitos de mineração, destacam-se: desmatamento, geração de área degradados, acumulação de rejeitos, poluição da paisagem, poluição atmosférica, desequilíbrio no solo e poluição dos lençóis freáticos.

2.2 A Extração do Metaconglomerado

Os metaconglomerados, conforme pode-se observar na Figura 1, em sua matriz contém aspecto tufáceo, ou seja, apresentam fragmentos grossos. Essa matriz apresenta tonalidade cinza-escura, com granulação fina, sendo composta por: quartzo, muscovita, feldspaltos e epídoto contendo variações em suas porcentagens. Na matriz do

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metaconglomerado em tratos norte e orientais, verifica-se a presença de quartzo-muscovítica e quartzo-hematítica com segmentos de quartzo (fácies monomítica) e rochas (fácies polimítica) particularmente gnaisses (CAVALCANTE, 1999).

Figura 1 - Foto da rocha metaconglomerado.

Fonte: USP, 2019.

Os metaconglomerados são apresentados na configuração de lentes em quartzitos, essas rochas são classificadas em duas categorias. A primeira é denominada de metaconglomerado basal, sendo uma rocha imatura, mal selecionada, constituída por seixos de quartzo e quartzito, seixos de mica xisto e rochas máfico-ultramáficas são frequentes na base do mesmo. A matriz constitui 50 a 65% do volume da rocha e é formada por quartzo, feldspato e sericita. O segundo tipo é o metaconglomerado inserido a um conjunto de quartzito de granulação média a grossa, sobreposto ao metaconglomerado basal, apresentando arcabouço formado dominantemente por seixos de quartzo e quartzito bem selecionados (SPIER; FERREIRA FILHO, 2017).

Sendo um dos principais constituintes da Formação do Equador, os metaconglomerados polimictos, assim como a muscovita de quartizitos, fazem parte dessa formação. A Formação do Equador juntamente com a Formação Jucurutu e a Formação do Seridó fazem parte do grupo Seridó. Os metaconglomerados estão localizados dentro dos quartzitos, já estes podem ser incolores a esfumaçados e ainda possuem uma rocha de origem metamórfica que detém uma composição granítica, em

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uma matriz silicosa. Dessa forma, por conta da concentração de epídoto, essa matriz apresenta coloração esverdeada e ainda pode apresentar também a hematite (BEZERRA

et al., 2009).

Geologicamente, o município de Parelhas localiza-se na Província Borborema, onde consta a Formação Equador, sendo esta constituída pelos quartzitos, metaconglomerados, serpentinitos, formação ferríferas e micaxistos aluminosos (PEREIRA, 2017).

Uma das formas de obtenção de rochas ornamentais se dá por meio da extração do metaconglomerado, e de acordo com a composição presente, essas rochas podem apresentar diversas cores. Os granitos denominados Tropical Gaugan, Tropical Fashion, Marinace, Verde Marinace e Verde Reis Imperial são extraídos da rocha metaconglomerado, localizados nos estados da Bahia, Paraíba e Rio Grande do Norte (VIDAL; AZEVEDO; CASTRO, 2013).

2.3 A Rocha Caulim

O caulim é o termo designado para caracterizar a rocha que contém a caulinita e que também é o nome do produto resultante de seu beneficiamento. Essa matéria-prima presente no Brasil pode ser dividido em cinco grupos: caulins sedimentares, caulins oriundos de pegmatitos, de rochas graníticas, de rochas vulcânicas e caulins derivados de anortosito. Ele é muito empregado na indústria de papel e atua como uma das matéria-prima para a indústria cerâmica (porcelana, azulejo, esmalte), como também atuam como catalisadores, isolante elétrico e revestimento de remédios (SILVA; DANTAS, 1997

apud SILVA; BERTOLINO; LUZ, 2010).

No que se refere ao caulim, pode-se expressar que é considerada umas das argilas industriais bastante empregadas no dia a dia, devido as suas vantagens em relação às suas propriedades, das quais pode-se destacar: a brancura, a granulometria analisada como bastante fina quanto às partículas, a baixa abrasão e uma boa estabilidade química (SOUSA, 2018).

O caulim é denominado de “ouro branco”, devido à sua cor de rocha branca, conforme pode-se observar na Figura 2. Sendo considerado como uma matéria-prima não metálica que ocupa uma posição que consegue abranger grandes áreas, nas quais destacam-se em indústrias na fabricação de papel e cerâmica. O caulim consegue evoluir

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em relação às litologias à medida que ocorre o aumento nas composições de Al e Si (DILL, 2016).

Esse elemento apresenta uma variedade de minerais, sendo a caulinita o principal composto. Sua estrutura é regular, constituída de silicato com camadas de 1:1, apresenta boa plasticidade, é dispersivo, tem coloração muito branca e atua como um grande isolante elétrico. Dentro do campo de aplicação, verifica-se o seu uso nas indústrias de eletrônicas, cerâmicas, borrachas, plásticos, fabricação de papel, petroquímica e inclusive em revestimentos, pois consta grandes orientações nos polímeros (ZHANG et al., 2019).

Figura 2 - Foto da rocha caulim.

Fonte: Ind, 2019.

2.4 O Gesso e Suas Empregabilidades

O gesso é um mineral geralmente branco e mole, de dureza 4-2 na escala Mohs. Outra característica é que ele começa a perder parte da água quando é aquecido a temperaturas acima de 100ºC, sendo considerado rapidamente solúvel na água e é formado de rochas sedimentares (GOMES, 2010). Dentro de sua empregabilidade pode-se destacar o gesso para revestimento que vem pode-sendo obpode-servado pelas construtoras como um material alternativo e que não deixa a desejar, devido a sua qualidade e por apresentar baixo custo (BERNHOEFT; GUSMÃO; TAVAREZ, 2011).

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Levando em conta a preocupação com questões ambientais e econômicas dentro do setor da engenharia civil, nota-se que a utilização do gesso vem apresentando grandes vantagens por ser menos prejudicial para o meio ambiente, sendo comparado com o cal e o cimento, por apresentar boas propriedades de aderência, como também apresentando boas resistências a temperaturas elevadas e aos isolamentos térmicos e acústico (MEDEIROS, 2016).

O gesso é utilizado por meio de uma única matéria-prima, definida como mineral gipsita (sulfato de cálcio di-hidratado – CaSO4.2H2O), para sua fabricação

(FERREIRA, 2017). Além disso, o gesso é considerado um material bastante empregado na área da construção civil, por proporcionar grandes vantagens como bom desempenho e boa agilidade em sua aplicação e no seu acabamento liso. Dentro de suas desvantagens, pode-se destacar a sua incapacidade para manter-se intacto em relação aos locais úmidos, exigindo então maiores atenções quanto aos ambientes em que será usado (BARDELLA, 2011).

O gesso apresenta em sua composição o sulfato de cálcio hidratado (CaSO4.2H2O), como também o hemidrato que é adquirido por meio da calcinação

(CaSO4.1/2 H2O). Uma vez umedecido na água, verifica-se a formação de uma massa

plástica, em seguida, esta sofre uma expansão após ocorrer o endurecimento. Dentro do campo de aplicação, observa-se que o gesso é bastante empregado na área odontológica para fazer os moldes, como também consta na fabricação do cimento Portland (SANTOS, 2008).

2.5 O reuso do pneu

Os fabricantes são obrigados a estruturar e implementar sistemas de logística reversa conforme o Art. 33 da lei nº 12.305 (BRASIL, 2010). Devido aos crescentes problemas provocados pelo mau descarte dos pneus, foi estabelecido, para entrar em vigor pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA, que, a cada pneu inserido no mercado consumidor, deve-se dar destino apropriado a 5 pneus fora de usos. Umas das formas de poder reciclar esse resíduo é a sua implementação nos elementos de construção, processo em que serão modificadas suas propriedades mecânicas (MARQUES et al., 2008).

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As borrachas de pneus são consideradas como um agregado leve que apresenta a capacidade de aprimorar suas propriedades sejam térmicas ou acústicas. Vale ressaltar que as suas empregabilidades na fabricação de blocos de tijolos apresentam mudanças importantes na resistência à compressão (SODUPE-ORTEGA et al., 2016).

Desde o ano de 1999, foi iniciado o processo de coleta pelos fabricantes nacionais de pneus chegando a 4,5 milhões de toneladas de pneus inservíveis até os dias atuais. Esses pneus passam pelo tratamento de reaproveitamento para serem empregados adequadamente, por exemplo, sendo usados como combustível alternativo nas indústrias de cimento, na fabricação de solados de sapatos, em borrachas de vedação, em dutos pluviais, dentre outros (RECICLANIP, 2019).

O acúmulo impróprio de pneus inservíveis tem se tornado um grande problema ambiental atualmente. O reaproveitamento do pneu como agregado do concreto pode assumir um papel relevante na preservação do meio ambiente. Esse processo ajuda a diminuir a extração de recursos naturais, como a areia e a brita, mas também pode diminuir o acúmulo desses resíduos nas grandes áreas (ALMEIDA et al., 2013). Esses resíduos podem ser empregados para gerar mais energias com a queima, atuando como matéria-prima para pisos, sapatos, borrachas de vedação, entre outros (LIMA, 2016).

2.6 O Cimento Portland e Suas Classificações

O criador do cimento Portland, chamado Joseph Aspdin, foi capaz de obter um pó fino com boas propriedades de durabilidade e solidez sob a ação da água. Nota-se que, logo após o endurecimento, a pasta continua consistente mesmo em contato com a água. Esta atua tanto como um ligante quanto como um estabilizante quando inserida em compósitos. Por meio das técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura, é possível observar detalhadamente as propriedades da pasta formada após a hidratação (SOUZA, 2019).

O cimento Portland é caracterizado como sendo um material inorgânico que, ao ser misturado com a água, forma uma pasta que vai endurecendo por meio de reações químicas e outros mecanismos de hidratação. Dentro de sua composição química, destacam-se quatro principais óxidos, sendo eles: cal (CaO), sílica (SiO2), alumina

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Os elementos de silicatos de cálcio são considerados primários do cimento Portland, logo, para ocorrer a fabricação do clínquer, deve-se incluir os minerais de cálcio e sílica com as formas e proporções apropriadas e completadas por pedras calcárias e argila. O cimento Portland é muito relevante na área da construção civil devido as suas profusas aplicações, dentre as quais destacam-se: pastas, argamassa e outros compósitos, que amparam na aplicação de aparatos como blocos, pavimentos e outros (ARAÚJO, 2017).

De acordo com a Associação Brasileira de Cimento Portland - ABCP (2020) tem-se cinco tipos básicos de cimento e três especiais no Brasil, nos quais diferencia-se um em relação ao outro com sua composição, o que influência diretamente nas suas características e propriedades. Os principais tipos são:

 Cimento Portland Comum (CP-I): caracterizado por não conter nenhum tipo de aditivo, apenas a presença de gesso. Apresenta resistência de 25 MPa e é direcionado para obras em que o ambiente não seja desfavorável como a presença de água subterrâneas.

 Cimento Portland Composto (CP-II): é bastante empregado em variedades de fases de obras da construção civil, destacando-se por liberar menor calor ao entrar em contato com a água. Dentro dos CP-II observa-se três opções: CP-II-E – cimento com adição de escória de alto-forno com 6% a 34% de escória, sendo empregado quando há a possibilidade de sofrer ataques de sulfatos; CP-II-Z – cimento com adição de material pozolânico possuindo 6% a 14% de cinza volante (pozolana), sendo aplicados em obras marítimas, industriais e subterrâneas e por fim CP-II-F – cimento com adição de material carbonático (fíler), possuindo 6% a 10% de fíler, é utilizado no preparo de argamassas de assentamento, argamassas de revestimentos, pisos e estruturas de concretos. Sua classe de resistência está entre 25, 32 e 40 MPa.

 Cimento Portland de Alto-Forno (CP-III): apresenta 35% a 70% de escória de alto-forno, muito aplicado em obras de grande porte como barragens, esgotos, pavimentação de estradas e pistas de aeroporto. Sua classe de resistência está entre 25, 32 e 40 MPa.

 Cimento Portland Pozolânico (CP-IV): caracteriza-se por conter 15% a 50% de material pozolânico. É resistente à ação de água do mar e de esgotos. Portando uma classe de resistência entre 25 a 32 MPa.

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 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP-V ARI): caracteriza-se pelas suas modificações nas dosagens de calcário e argila na produção do clíquer, onde possibilita ao CP V-ARI uma alta resistência inicial do concreto, chegando a alcançar no primeiro dia de aplicação do concreto uma resistência de 26 MPa e com 28 dias de cura, atinge resistências maiores que os cimentos convencionais. Preconiza-se apenas para a fabricação de concretos.

 Cimento Portland Resistente a Sulfatos (RS): caracteriza-se por ser empregado quando o concreto está submetido à meios agressivos sulfatados como por exemplo em ambientes industriais, água do mar e redes de esgotos. Sua classe de resistência se encontra entre 25, 32 e 40 MPa.

 Cimento Portland Branco (CPB): caracteriza-se por ser utilizado para fins arquitetônicos de forma estrutural. Quando não é estrutural, passa a ser apropriado para rejuntamento de cerâmica. Sua classe de resistência quando é em estrutural está entre 25, 32 e 40 MPa.

 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC): é designado para retardar o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto e evitar o surgimento de fissuras térmicas. Sua classe de resistência está entre 25, 32 e 40 MPa.

2.7 A Produção da Alvenaria no Brasil

A alvenaria passou por um processo de grandes transformações, ela é formada por tijolos ou blocos unidos por uniões de argamassa para ser empregadas em construções de edifícios (SABBATINI, 2002). A alvenaria pode possuir a função estrutural ou de vedação.

A alvenaria estrutural vem destacando-se na construção civil no Brasil e no mundo, em razão de possibilitar maiores reduções na finalização das obras e grandes economias nos investimentos finais das construções (CERQUEIRA et al., 2020). Característica fundamental da alvenaria estrutural em relação ao potencial de suporte de cargas para um elemento estrutural está instruída na argamassa aplicada e na unidade (MOHAMAD et al., 2009).

A alvenaria de vedação caracteriza-se pela capacidade de designar a divisão entre ambientes, como por exemplo, a alvenaria externa exerce uma função primordial de

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dividir o ambiente externo do interno, sendo está ação realizada de forma: controlando as mudanças complexas que são consideradas a partir do princípio como heterogêneo e agindo como filtros seletivos e barreiras. Ressalta-se ainda que as paredes da alvenaria de vedação precisam abranger as seguintes propriedades: proteção, vedação, resistência mecânica, estanqueidade, durabilidade, isolamento térmico e acústico como também resistência ao fogo (VIEGAS, 2012).

Com o grande desenvolvimento de novas tecnologias na construção civil, observa-se o quanto são necessários produtos e meios que facilitem a agilidade na construção, buscando uma eficiente redução de custo e uma preocupação com a preservação do meio ambiente. Atualmente, por motivos ecológicos, busca-se utilizar mais o adobe e o bloco de terra comprimida, por não precisarem de cozimento e poderem ser feitos no local. Dessa forma, a alvenaria com bloco de solo-cimento surge como um método ágil, a qual, comparada à alvenaria convencional, é uma novidade para o mercado. Essa técnica busca o equilíbrio entre os custos com a agilidade e redução de impactos, pois observa-se uma grande redução de insumos e desperdícios, proporcionando obras muito mais limpas e sustentáveis (PORTELA; AMARAL, 2019).

2.7.1 Entendendo a Diferença de Tijolo e Bloco

De acordo com a norma ABNT NBR 8491 (2012), em se tratando do material solo-cimento, o tijolo é definido como um: “componente de alvenaria cuja altura (H) seja menor que sua largura (L)”.

O bloco de solo-cimento, de acordo com a norma ABNT NBR 10834 (2012), é definido como: “componente de alvenaria cuja a altura (H) seja igual ou superior à sua largura (L)”.

Ambos, tijolos e blocos, podem ser maciços ou vazados. Maciços são aqueles “cujo volume seja igual ou superior a 85% do seu volume total aparente, podendo apresentar reentrâncias em uma das faces maiores” (ABNT NBR 8491, 2012), este modelo é apresentado conforme a Figura 3.

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Figura 3 - Tijolo e bloco maciços.

Fonte: Adaptado da ABNT, 2012.

Os vazados são aqueles que possuem “furos verticais, cujo volume total seja inferior a 85% do volume total aparente e espessura mínima das paredes no seu entorno” (ABNT NBR 8491, 2012), este modelo é apresentado conforme a Figura 4.

Figura 4 - Tijolo e bloco vazados.

O tijolo é definido como “componente principal cuja altura seja de até 115 mm” e o bloco é definido como “componente cuja altura seja superior a 115 mm”. Considerando essas definições, pode-se afirmar, em relação a dimensão da altura, que o bloco é maior que o tijolo ABNT NBR 15270-1 (2017).

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2.7.2 Alguns Elementos da Alvenaria

A seguir será descrito alguns elementos da alvenaria, como os blocos de concretos, blocos sílico-calcário. blocos de gesso, blocos de vidro e bloco ou tijolo solo-cimento.

 Blocos de Concretos: são constituídos de cimento Portland, agregados e água, eles destacam-se pela sua aplicação em alvenaria, com ou sem função estrutural, sendo vazado em suas faces superior e inferior possuindo área maior ou menor a 75% da área bruta (ABNT NBR 6136, 2016).

 Blocos Sílico-Calcários: são constituídos de cal e agregados finos (compostos principalmente de quartzo), estes blocos são moldados por pressão e compactação e seu endurecimento é sob ação de calor e pressão de vapor (ABNT NBR 14974-1, 2003).

 Blocos de Gesso: é caracterizado pela sua fabricação essencialmente de compostos de gesso, com configuração de paralelepípedo, sendo capaz de ser vazado ou maciço, dispondo de encaixes macho e fêmea em lados opostos assim também com duas faces lisas e planas (ABNT NBR 16494, 2017).

 Blocos de Vidro: são corpos ocos desenvolvidos com vidro sódio-cálcico, passando pelo processo de recozimento e estanques ao ar, cuja composição química garante a sua durabilidade e resistência química. Eles conseguem ter modelos quadrados ou retangulares (ABNT NBR 14899-1, 2002).

 Bloco ou Tijolo Solo-Cimento: são formados por meio de uma mistura homogênea, consistente e endurecida de solo, cimento Portland, água e se necessário adiciona aditivos ou pigmentos em quantidades adequadas (ABNT NBR 8491 e 10834, 2012).

O bloco cerâmico também é um elemento da alvenaria, ele será comentado com mais detalhes no tópico a seguir, estes blocos podem ser de vedação ou estrutural.

2.8 Blocos Cerâmicos

A empregabilidade dos blocos cerâmicos nos dias atuais vem crescendo cada vez mais, uma vez que podem ser empregados em alvenaria estrutural, onde as paredes exercem a função de amparar a construção. Este modelo possibilita a aplicação em

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projetos do tipo racionalizados, nos quais se tem o controle das perdas de materiais e maior agilidade no processo (SILVA, 2018).

Os blocos cerâmicos furados podem apresentar variações na resistência por meio de condições climáticas. Para obter as melhores propriedades, é essencial escolher a matéria-prima ideal. Dentre as matérias-primas, destacam-se a argila e a areia, como também os aditivos que podem exercer um papel importante em aprimorar a qualidade do produto final. Na construção civil, verifica-se que os blocos cerâmicos queimados se destacam por serem muito utilizados porque proporcionam muitas vantagens no sentido de ter a alta resistência mecânica, baixa condutividade térmica, baixo índice de absorção de água e outras (RODRIGUES, 2018).

2.8.1 Blocos Cerâmicos de Vedação

A produção dos blocos cerâmicos de vedação é formada pelas alvenarias externas ou internas, não possuindo a finalidade de resistir a outras cargas verticais, além do peso da alvenaria da qual faz parte. Assim, deve-se atender os requisitos pelo processo de conformação plástica, utilizando materiais argilosos, podendo incluir ou não aditivos e tendo que ser queimado a elevadas temperaturas. A Figura 5 ilustra a forma geométrica desses blocos que podem ser usados particularizadamente com furos na horizontal (a) e também podem ser utilizados com furos na vertical conforme mostrado em (b) NBR 15270-1 (ABNT, 2017).

Figura 5 - Bloco cerâmico de vedação.

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2.8.2 Blocos Cerâmicos Estruturais

Os blocos cerâmicos estruturais são caracterizados como os elementos da alvenaria estrutural, contendo furos prismáticos às faces que os abrangem. Eles podem ser classificados em quatro categorias, sendo: (a) bloco cerâmico estrutural de parede vazada, (b) bloco cerâmico estrutural de parede maciça, (c) bloco cerâmico estrutural com paredes maciças (com as paredes internas vazadas) e (d) bloco cerâmico estrutural perfurado, conforme ilustrado na Figura 6, estabelecido pela norma NBR 15270-2 (ABNT, 2017).

Figura 6 - Modelos dos blocos cerâmicos estruturais.

2.9 A Alvenaria Sustentável: uma Alternativa Ambiental e Econômica

O reaproveitamento dos resíduos para a construção de blocos sustentáveis pode gerar grandes benefícios, como redução no consumo de recursos naturais não renováveis. Sendo assim, as alternativas sustentáveis vêm sendo estudadas em comparação com a utilização dos resíduos de construção e demolição reciclados como agregados em obras, na produção de argamassas, blocos e também artefatos de concretos, empregados em obras de contenção, entre outras finalidades. A ideia de misturar resíduos de construção na fabricação de tijolos de solo-cimento ocorreu devido à possibilidade de poder conseguir alcançar melhorias nas propriedades mecânicas e mais sustentabilidade para o meio ambiente (MESQUITA; CÂNDIDO; CATHOUD, 2015).

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2.10 Estado da arte

Neste capítulo será abordado pesquisas desenvolvidas acerca da fabricação de blocos com o uso de rejeitos e os resultados obtidos pelos pesquisadores.

Bastos, Cruz e Woelffel (2016) fabricaram blocos de concreto para vedação usando agregados reciclados (resíduos de concreto, argamassa e cerâmicos), sem função estrutural. Avaliaram a influência do RCA (resíduos de construção e demolição) em relação às propriedades dos blocos e as viabilidades econômica e ambiental, através de técnicas granulométricas, normatizadas pela ABNT. Foram realizados ensaios de resistência à compressão axial com valores alcançados de 2 MPa, absorção de água que ultrapassou o limite de 10 % e a umidade alcançou resultados de 3,33%. Demonstraram que os resíduos podem ser utilizados para a fabricação de blocos para alvenaria de vedação em ambientes internos.

Sousa et al. (2015) apresentaram um estudo a respeito de métodos construtivos, destacando pontos relevantes em relação à sustentabilidade e à economia de energia. Buscaram desenvolver soluções mais adaptadas às questões ambientais e às necessidades de mão de obra, priorizando a minimização dos desperdícios. Ressaltaram que as alvenarias deveriam atender aos requisitos de confortos térmico e acústico, estanqueidade, resistência ao fogo, segurança no uso e garantia de estabilidade aos efeitos de carregamento.

Juan-valdés et al. (2018) apresentaram uma nova metodologia para evitar os danos ao meio ambiente causados pelas excessivas atividades da construção. Utilizaram resíduos de construção e da demolição, cimento e areia para produzir blocos sustentáveis. Constataram que tais resíduos são aceitáveis na indústria de pré-moldados para a fabricação de meios-fios e blocos de pavimentação. Produziram blocos com bom acabamento superficial comparados aos convencionais que são produzidos industrialmente. Foi alcançado um tempo Vebe de 9s, o que representa uma consistência seca, na resistência à compressão apresentou desempenho acima de 3,5 MPa, sendo importante para ser empregado em zonas de pedestres ou com tráfego leve, e na densidade os blocos alcançaram 2,290 kg/m3.

Mueller, Schnell e Ruebner (2015) relataram o uso de agregados de construção leve, entulhos de alvenaria reciclada, para produzir os concretos leves estruturais. Os resultados indicaram desempenhos comparáveis aos de concretos leves produzidos com

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argila expandida convencional, sendo a resistência à compressão entre 35 e 50 MPa, a densidade ficou entre 1660 e 1760 Kg/ m3 e a porosidade ficou entre 30 a 35%. Demonstraram que os blocos de concretos leves estruturais construídos apresentavam alto valor sustentável, por diminuírem o uso de recursos naturais.

Raut, Ralegaonkar e Mandavgane (2011) apresentaram um estudo acerca do processo de reciclagem de resíduos de processamento de papéis, como um aditivo para produção de tijolos. Ressaltaram que tais blocos, material de construção sustentável, poderiam ser considerados uma solução viável para problemas de poluições ambientais e uma opção no aspecto econômico para projetar edifícios verdes. Identificaram, por meio de análises das propriedades físico-mecânicas, que os blocos produzidos apresentavam absorção de água com 15% a 20 % em peso e uma maior resistência à compressão 35 N/mm2.

Mansour, Srebric e Burley (2007) avaliaram a viabilidade da utilização de palha de arroz com cimento para produzir um novo compósito sustentável. A ideia de poder reciclar a palha de arroz partiu do princípio de evitar a queima para reduzir a poluição do ar e obter um material de construção reciclável. O principal objetivo desse estudo foi utilizar blocos sustentáveis na construção de casas populares de baixos custos no Egito. Eles comprovaram que os blocos produzidos com o material compósito apresentavam maior resistência térmica que mecânica, além de ter custo menor quando comparado aos tijolos ou blocos tradicionais.

Barros et al. (2020) desenvolveram um tijolo ecológico, usando rejeitos de rochas ornamentais e resina poliéster. Os compósitos foram fabricados nas proporções de 70/30, 80/20, 85/15 e 90/10 (calcário / poliéster em peso). O compósito com calcário / poliéster (90/10) foi o mais viável nos campos econômico e ecológico. Os tijolos apresentaram resistência à compressão média de 7,0 MPa, muito superior à exigida pela norma NBR 8492. O valor obtido no experimento de absorção de água foi abaixo de 4%, estabelecido na NBR 8492.

Fay, Cooper e Morais (2014) fabricaram um novo bloco de encaixe utilizando um material de baixo custo, o solo-cimento. Os blocos apresentaram resistência à compressão média de 12 MPa, atendendo aos requisitos da NBR 10835. Demonstraram a viabilidade dos blocos fabricados, podendo ser utilizados na selagem ou alvenaria autoportante.

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Leite (2017) conseguiu fabricar dois tipos de blocos por meio de rejeito de brita, cerâmica vermelha e vidro. O primeiro bloco fabricado foi do tipo maciço para ser utilizado para piso e o outro foi do tipo vazado para ser usado em alvenarias estruturais ou vedação. Estudou-se doze formulações, entre as quais foram selecionadas seis que apresentaram nos testes os melhores resultados mecânicos. O compósito fabricado apresentou resultados bem expressivos em destaque no ensaio de resistência à compressão com valor superior a 13 MPa. Foi demonstrado que o compósito pode ser usado para fabricação de blocos para alvenaria de vedação como também estrutural, sendo viável a empregabilidade dele na indústria da construção civil.

Santos et al. (2017) realizaram um estudo térmico, mecânico e acústico com o material compósito que foi obtido através dos resíduos gerados nos processos de placas de granito e mármore, cimento, gesso, areia, EPS (Poliestireno Expandido) triturado e água para fabricar os blocos. Seus resultados alcançados no ensaio de resistência mecânica foram acima de 3 MPa. No ensaio de resistência térmica dos blocos, verificou-se uma diferença de temperatura aproximadamente a 8ºC, já para a absorção acústica no cômodo construído obteve-se 31%.

Marques (2015) desenvolveu uma metodologia para analisar as propriedades e as características tecnológicas de tijolos resíduo-cimento maciço e vazado que foram fabricados por meio de formulações de mistura binárias e ternárias com o cimento Portland, o cascalho derivado da perfuração de poços de petróleo, com e sem a adição de cinza da cana-de-açúcar. Constatou-se a grande eficiência e o elevado potencial quanto à utilização do cascalho e da cinza para construir os tijolos resíduo-cimento, que contribuíram para alcançar resistências mecânicas maiores no tijolo maciço com 7,94 MPa e o vazado 5,60 MPa e menor absorção de água com 13 %. Além disso, buscou-se aprimorar o desempenho dos tijolos para alcançar melhor custo benefício.

Seco et al. (2018) avaliaram a utilização de agregados reciclados de restos de concreto e cerâmica, buscando substituir parcialmente o solo argiloso para fabricar tijolos não queimados. Os tijolos produzidos foram submetidos a ensaios à resistência mecânica, resistência ao congelamento-degelo por absorção de água e analisou-se o seu ciclo de vida. O estudo concluiu que os tijolos que incorporam argila e misturas de concreto obtiveram resistência mecânica menor em relação aos fabricados com argila e cerâmica com 12,75 MPa. Para os ensaios de absorção de água, observou-se que os tijolos que

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continham resíduos de concreto apresentaram redução na resistência à água com 15 % em relação aos que continham resíduos de cerâmica 18,4 %.

Kumar, Shrivastava e Gupta (2020) investigaram as possibilidades de substituição de agregados grosseiros naturais por agregados grosseiros de concreto reciclados. Para os blocos fabricados, os resultados revelaram valores maiores quando se comparado com os blocos fabricados em fábrica, sendo de 3 a 4% a mais para os ensaios de densidade e 9% a mais para o ensaio de resistência à compressão. No ensaio de absorção de água, constatou-se que os blocos fabricados absorvem menos água por terem maiores controles de qualidade e medidas de compactação. O estudo confirmou o potencial da fabricação dos blocos de pavimentação reciclada ser melhor que os produzidos na fábrica.

Aureliano et al. (2019) avaliaram a viabilidade da utilização de resíduos de borracha de pneus na composição da fabricação de blocos de concreto estrutural. Os resultados dos testes mostraram que a resistência à compressão dos blocos fabricados diminuiu em torno de 80%. No ensaio de absorção de água, observou-se um aumento devido à influência da geometria do resíduo do pneu. Os blocos fabricados apresentaram maiores tenacidades em relação aos blocos convencionais quando foram submetidos a carregamentos de cargas via deformação. O estudo mostrou que o uso de blocos com adição de borracha na construção civil possibilita melhorias de soluções ambientais, econômicas e sociais.

Pederneiras (2017) investigou a possibilidade em utilizar resíduos de construção e demolição como agregados reciclados para fabricar blocos de pavimentação intertravada. De acordo com os resultados dos testes de caracterização, foi constatado que os blocos fabricados com agregado miúdo reciclado apresentaram maiores resistência à compressão com 22,16 MPa quando comparados aos blocos de referência. Em relação aos blocos fabricados com agregado graúdo reciclado, estes exibiram menores resistências 9,72 MPa. Com isso, a autora enfatiza que a fabricação dos blocos sustentáveis contribui bastante na minimização dos impactos ambientais, além de que a utilização de rejeitos favorece para uma destinação final ambientalmente adequada.

Rodrigues (2012) conseguiu realizar um estudo de um compósito formado por cimento, gesso, isopor triturado, raspa de pneu e água com o propósito de fabricar blocos com dimensões de 800 mm de largura, 260 mm de altura e 100 mm de espessura para construir um quiosque. Por meio dos ensaios mecânico, térmico e acústico, constatou-se

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em seus resultados que os blocos fabricados atenderam as especificações das normas com resistência à compressão de 1,62 MPa, condutividade térmica de 0,26 W/m.K e massa especifica de 914,2 Kg/m3.

Com essa mesma lista de materiais primas usada por Rodrigues (2012), o autor Lima (2016) acrescentou em seu estudo a água e areia através de quatro formulações para obter blocos com dimensões de 79 cm X 28 cm X 10 cm, usando diferentes métodos de enchimento no interior dos blocos. Seus resultados revelaram que nos ensaios de resistência mecânica foram classificadas como alvenarias de vedação, visto que apresentaram valor abaixo de 3 MPa. No ensaio de resistência térmica, observou-se por meio da diferença de temperatura máxima um valor de 8ºC. Pode-se observar também que no ensaio de condutividade térmica, apresentou-se valores similares aos tijolos de oito furos. Diante dos resultados obtidos, o estudo demonstrou a viabilidade dos blocos ecológicos serem empregados na construção de casas populares.

Vieira (2014) avaliou a viabilidade da utilização de um compósito contendo fibra de borracha na fabricação de blocos intertravados. Os blocos fabricados foram submetidos a ensaios à compressão, resistência à compressão diametral, absorção de água e densidade aparente. Em seus resultados, observou-se que as inclusões de fibra de borracha nos blocos fabricados apresentaram resistência à compressão de 12,8 MPa, sendo inferior ao concreto convencional, devido ao fato da presença de poros e a baixa aderência entre a fibra e a matriz. Através de seus resultados, a autora demonstrou que os blocos fabricados podem ser empregados em locais que suportem carregamentos leves.

Fiala et al. (2020) investigaram maneiras para amenizar o alto nível de ruído ambiental que afeta as pessoas nas áreas movimentadas por meio de melhorias nas propriedades acústicas dos blocos de tijolos cerâmicos com um sistema de vazios incorporados. Os resultados revelaram que o uso de enchimentos com os dois resíduos de origem da produção de tijolos proporcionam uma redução de 10,6 a 11,7 dB do nível médio de pressão sonora. Obteve-se nos testes de frequência valores de 50 Hz a 5 KHz, ao passo que ocorreu um aumento de massa dos blocos com valores de 40 a 47%. Foi possível demonstrar que a otimização das propriedades acústicas dos blocos fabricados oferece benefícios ambientais, bem como benefícios econômicos para os produtos.

Barros (2018) avaliou a viabilidade da utilização vermiculita como substituto ao agregado miúdo nas porcentagens definidas (25%, 50%, 75% e 100%), uma vez que ela apresenta boas propriedades em relação à condutividade térmica e à resistência ao fogo.

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Os resultados dos testes revelaram uma maior retenção de água em torno de 7%, uma menor densidade em 686,4 Kg/m3, uma redução na resistência mecânica com 1,74 MPa, um aumento na absorção por capilaridade com 2,48 g/cm2 e no índice de vazios foi de 73,8% para o estado fresco e endurecido da argamassa com a presença de vermiculita. O estudo comprovou que adição de vermiculita com 25% na argamassa foi a mais indicada para ser empregada como revestimento pelo fato de ter apresentado excelentes resultados térmicos.

2.11 Normas Técnicas

A Tabela 1 mostra a listagem de algumas normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e da American Society for Testing and Materials, intitulada como a ASTM INTERNATIONAL, essas normas foram fundamentais para embasamento técnico-teórico desta pesquisa.

Tabela 1 - Normas técnicas utilizadas nesta pesquisa.

Entidade Número Nome da Norma Ano

ABNT NBR 5739 Concreto - Ensaio de compressão de corpos de prova

cilíndricos. 2018

ABNT NBR 6136 Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Requisitos. 2016 ABNT NBR 7215 Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão

de corpos de prova cilíndricos. 2019

ABNT NBR 8491 Tijolo de solo-cimento - Requisitos. 2012

ABNT NBR 10834 Bloco de solo-cimento sem função estrutural - Requisitos. 2012 ABNT NBR 12118 Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Métodos de

ensaios. 2013

ABNT NBR 14899-1 Blocos de vidro para a construção civil - Parte 1: Definições,

requisitos e métodos de Ensaio. 2002 ABNT NBR 14974-1 Bloco Sílico-Calcário para alvenaria - Parte 1: Requisitos,

Dimensões e Métodos de Ensaios. 2003 ABNT NBR 15270-1 Componentes cerâmicos - Blocos e tijolos para alvenaria - Parte

1: Requisitos. 2017

ABNT NBR 15270-2 Componentes cerâmicos - Blocos e tijolos para alvenaria - Parte

(42)

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ABNT NBR 16494 Blocos de gesso para vedação vertical - Requisitos. 2017 ABNT NBR 16605 Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da

massa específica. 2017

ABNT NBR NM 52 Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa

específica aparente. 2009

ABNT NBR NM 248 Agregados - Determinação da composição granulométrica. 2003 ASTM

Internacional

ASTM D5930-17

Standard Test Method for Thermal Conductivity of Plastics by

Means of a Transient Line-Source Technique. 2017

(43)

Capítulo 3

(44)

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3 MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo serão abordadas as técnicas utilizadas para a construção dessa dissertação, como também os materiais utilizados e os métodos que foram empregados na fabricação e na caracterização dos blocos sustentáveis estudados, conforme apresenta a Figura 7 o fluxograma das atividades desenvolvidas neste trabalho.

Figura 7 - Fluxograma das etapas desenvolvidas.

Fonte: Autoria própria, 2021.

3.1 MATÉRIAS-PRIMAS

As matérias-primas utilizadas para a fabricação dos blocos foram: a areia, o cimento, o gesso e o rejeito do metaconglomerado. Os subtópicos a seguir abordarão sobre estes materiais.