ARGAMASSAS LEVES PRODUZIDAS COM RESÍDUOS DE CALÇADOS E DE CERÂMICAS
Elvis Andrade Soares1, Antonio Farias Leal2 & José A. Ferreira Cardoso3
RESUMO
No presente trabalho avaliou-se a potencialidade de uma argamassa leve contendo resíduos da indústria de calçado e cerâmica. Foram realizados ensaios de resistência à compressão e absorção de água para caracterizar e classificar o material. Oito tipos de misturas foram utilizadas para produzir as argamassas: quatro contendo unicamente SBR e cimento; outras quatro contendo SBR, cimento e resíduos da indústria de cerâmica. A densidade dos compósitos variou de 739,5 a 1.067 kg m-3. As resistências à compressão variaram de 0,18 a 1,27 MPa, enquanto a absorção oscilou entre 5 e 22 %. Os resultados indicam que o compósito obtido pode ser utilizado como material isolante, sendo uma alternativa segura, ecológica e de baixo custo para fabricação de painéis de alvenaria, de placas planas e corrugadas para uso nas edificações rurais entre outras aplicações.
Palavras-chave: reutilização, SBR, agregado leve
LIGHT MORTAR PRODUCED WITH RESIDUE OF INDUSTRY FOOTWEAR AND CERAMIC
ABSTRACT
In this study the potential of a light mortar containing waste industry, footwear and ceramics was evaluated. Resistance to compression and absorption of water to characterize and classify the material was tested. Two kinds of mixtures were used to produce the mortars: one containing only SBR and cement, the other containing SBR, cement and ceramic industry residue. The density of composites ranged from 739.5 to 1,067 kg m-3. The resistance to compression ranged from 0.18 to 1.27 MPa, while the absorption ranged from 5 to 22 %. The results indicate that the composite obtained can be used as an insulating material, and is a safe alternative, being environmentally friendly and inexpensive for the manufacture of panels of masonry and flat plates for use in rural buildings, among other applications.
Key words: reuse, SBR, lightweight aggregate
INTRODUÇÃO
Com o aumento da produção e, conseqüentemente, dos resíduos sólidos produzidos e também, devido a rigorosa fiscalização dos órgãos de controle ambiental, muitas empresas brasileiras precisaram buscar alternativas ecotécnicas e econômicas para resolver os problemas de impacto ambiental.
A crescente conscientização da sociedade para a manutenção dos recursos naturais junto com o surgimento de novas leis ambientais aplicando severas multas e o aumento da fiscalização pelos órgãos competentes, têm elevado o numero de empresas adeptas ao “ecologicamente correto” (GARLET, 1998), garantir uma boa imagem perante a opinião pública tem se tornado importante. Além da necessidade de obedecer às leis, percebe-se um aumento no número de empresas preocupadas com a gestão ambiental, implantada através de programas de qualidade, o que se torna um diferencial no mercado, uma vez que as empresas “limpas” são bem aceitas pelo consumidor.
A indústria de calçados é um exemplo dessas empresas preocupadas com a questão ambiental, impulsionada pela competição do mercado e na busca de maiores produtividades, essa indústria tem utilizado modernos processos e está fazendo uso de novos materiais para a fabricação de seus produtos em grande escala de produção. Entretanto, durante o processo para fabricação dos formatos dos calçados
1
Aluno de Curso de Engenharia Civil, Depto. de Engenharia Civil, UFCG, Campina Gande , PB, E-mail: elvissoares@hotmail.com
2
Engenheiro Civil, Prof. Doutor, Unid. Acad. de Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande, PB, E-mail: leal@deag.ufcg.edu.br
3
Aluno de Curso de Engenharia Agrícola, Depto. de Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Gande , PB, E-mail: j_alberto_20@hotmail.com
obtêm-se sobras e retalhos inevitáveis. A maior parte destas sobras não serve para serem reutilizadas na própria fábrica e sua geração cresce proporcionalmente ao crescimento econômico do setor. Então surge o problema, o que fazer com os resíduos.
Os fabricantes de cerâmica vermelha passam atualmente por dilema semelhante ao dos calçadistas, levantamentos mostram que são descartadas grandes quantidades de rejeitos, geralmente utilizados como aterros em terraplanagem.
A solução a problemática pode estar na construção civil, através da utilização desses resíduos, além de ajudar nas questões sanitárias e preservação das reservas naturais de matérias-primas, pode reduzir custos e melhorar algumas propriedades dos materiais, como dos concretos leves e elementos para isolamento térmico e acústico.
Os concretos leves proporcionam às edificações alívio de carga na estrutura e fundação; redução no consumo de forma e ferragem; aumento da produtividade e maior isolamento térmico e acústico. O concreto leve caracteriza-se por apresentar uma menor massa unitária e uma resistência à compressão simples variando proporcionalmente a sua densidade, acontecendo o inverso com o isolamento térmico. A redução da densidade de um concreto pode ser obtida através da utilização de agregados leves ou de produtos formadores de gases ou espumas estáveis aprisionados no interior da matriz cimentícea; ou ainda pela não utilização de agregados miúdos (areia).
A reciclagem e a reutilização de resíduos provenientes de diferentes processos industriais, têm sido objeto de pesquisas em diversas instituições, que buscam soluções que conciliem vários aspectos, como custo de deposição, tratamentos, tipo e quantidade de resíduo, tecnologia e processos de utilização e, finalmente, o impacto econômico e ambiental da reciclagem.
As parcelas de resíduos produzidos pelo setor calçadista e cerâmico são partes incômodas, mas se estes pudessem ser reutilizados, as indústrias transformariam o que hoje é passivo ambiental num produto vendável e lucrativo. Com essa visão, neste trabalho é proposto o estudo da possibilidade de utilização dos resíduos originados dessas indústrias como matérias-primas para confecção de produtos alternativos.
MATERIAL E MÉTODOS
Todos os ensaios e procedimentos aqui descritos foram realizados no Laboratório de Construções Rurais e Ambiência – LaCRA, Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, PB.
Após coleta do SBR em indústrias calçadistas locais (Figura 1A e 1B), o mesmo foi processado em moinho de facas (Figura 1C) para obtenção de granulometria desejada (Figura 1D) na confecção dos corpos de prova. Uma vez moído, todo o material foi peneirado sendo utilizado apenas o resíduo que ficou retido na peneira de 0,15 mm. Com esse processo, tentou-se eliminar as impurezas presentes no mesmo.
A. B.
C. D.
Figura 1. Resíduo de calçado acondicionado nas baias (A) e sendo transportado (B) para descarte. Moinho de facas (C) utilizado para processamento do agregado leve (D)
Já o resíduo da indústria cerâmica (Figura 2), após coletado, foi trabalhado em moinho de bola e de discos, até que 100% do material passassem na peneira de 0,075 mm (Figura 2C).
A. B. C.
Figura 2. Deposição a céu aberto do resíduo da indústria cerâmica (A), antes da trituração (B) e após moagem (C)
Foram confeccionados dois grupos distintos (Figura 3A e 3B) de mistura para ensaio de determinação de resistência a compressão simples e absorção de água por imersão: misturas com substituição (MS) – dez corpos de prova para os traços em volume (aglomerante: agregado) 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, constituído unicamente de cimento e SBR, com fator água cimento fixado em 0,5; misturas sem substituição (M) – mesmos traços, quantidades e fator água cimento dos corpos do grupo anterior, sendo que neste uma característica adicional se faz presente, a substituição de 30% do cimento por material pozolânico proveniente da industria cerâmica.
A.
B.
Figura 3. Corte transversal nos corpos de prova com (A) e sem substituição parcial do cimento (B) nos traços 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, respectivamente
A mistura dos materiais foi realizada em recipiente plástico, sendo primeiramente colocado o SBR, em seguida o aglomerante (cimento, ou cimento e material pozolânico), sendo realizada homogeneização e adição de água manualmente.
A moldagem dos corpos-de-prova (NBR 5738, 1994) realizou-se imediatamente após o amassamento e com a maior rapidez possível. Para tanto, foi necessário que o recipiente com a argamassa estivesse junto aos moldes. Aplicou-se nos moldes uma fina camada de óleo com o objetivo de impedir a aderência do material à forma. A moldagem da argamassa foi feita com o auxílio da espátula, em quatro camadas de alturas aproximadamente iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com o soquete padronizado, homogeneamente distribuídos. Esta operação foi terminada com a rasadura do topo dos corpos-de-prova, por meio da régua, feita deslizar sobre as bordas da forma em direção normal à régua, dando-lhe também um ligeiro movimento de vaivém na sua direção. Logo após a moldagem, os corpos-de-prova, ainda nos
moldes, foram imediatamente cobertos com material não reativo e não absorvente e levados para um ambiente protegido do sol e do vento. Após 24 horas, todos os corpos de prova foram retirados da forma e esperaram-se as idades para a cura da argamassa.
Depois de confeccionados 80 corpos de prova (10 para cada traço), e de aguardar a cura de 28 dias, começou-se os ensaios referentes à resistividade e absorção do material.
Resistência à compressão
Para determinação da resistência à compressão (NBR 7215, 1987) das argamassas produzidas, utilizou-se Máquina universal de ensaios, modelo AG-IS100KN (Figura 4A e B). Na superfície dos corpos de prova (Figura 4C e D) que não ficava em contato com a forma foi aplicada camada de regularização constituída de cimento e água, com o objetivo de regularizar o contato corpo/prensa. Todos os corpos foram ensaiados conforme datas de confecção, pelo mesmo experimentador, na mesma máquina.
A. B.
C. D.
Figura 4. Detalhe do ensaio de compressão (A e B), corpos de prova com e sem substituição (C) e ainda no molde (D) com superfícies regularizadas
Absorção por imersão
Na realização do ensaio para determinação da absorção observou-se os parâmetros e recomendações da NBR 9778, 1995. Todos os corpos foram colocados para secagem em estufa durante 24h à temperatura de 105 ±1 ºC. Após esta fase, os corpos foram pesados em balança analítica da marca Marte, modelo AS2000C sendo sua menor divisão de leitura 0,01g, esta massa obtida, denominou-se de massa seca, sendo simbolizada por Ms. A partir de então, os corpos foram submersos em água à temperatura ambiente, tendo-se o cuidado de mantê-los emergidos sob uma coluna de água de aproximadamente 50 1 mm, retirados para nova pesagem após 5, 15, 30, 60, 120 e 1440 minutos de submersão. Quando da retirada da água, enxugava-se a superfície da amostra com pano seco.
Fator de eficiência
ROSSIGNOLO (2003) define como parâmetro fundamental para avaliação de concretos leves o cálculo do fator de eficiência, que leva em consideração a massa específica e a resistência a compressão simples do material, expresso matematicamente por (eq. 1):
c eff
F
onde: fc - resistência a compressão, MPa;
λ – massa específica seca do concreto, kg dm-3
O mesmo autor, cita ainda que considera-se concreto leve de alto desempenho, os que demonstram fator de eficiência da ordem de 25 MPa kg dm-3. Esse fator foi calculado para as argamassas com significativa adaptação, utilizando-se a densidade em lugar da massa específica seca.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após coletados os dados dos ensaios e observações realizadas, foram feitas as médias para os corpos de cada mistura, caso um dado diferisse desta medida de posição de um valor acima do desvio padrão das amostras, este era desprezado sendo calculada nova média com os dados restantes. Os valores referentes à absorção encontram-se na Tabela 1.
Tabela 1. Percentagem de absorção das amostras nos períodos de tempo pré-estabelecidos Absorção (%) 5 15 30 60 120 1440 MS 1:3 2,58 3,13 3,21 3,51 3,96 5,70 1:4 2,48 3,08 3,47 3,99 4,57 7,14 1:5 6,60 7,34 9,13 9,46 10,75 15,52 1:6 11,58 13,22 14,78 16,00 16,66 21,80 M 1:3 2,06 2,12 2,56 2,70 3,27 4,97 1:4 1,33 2,40 2,42 2,97 3,46 5,33 1:5 4,07 5,16 5,64 6,85 8,04 11,29 1:6 10,81 11,76 11,68 13,91 14,85 19,69
Na determinação da absorção a composição esponjosa do SBR teve grande influência, podendo-se afirmar que boa parte da água infiltrada no corpo ficou aprisionada no interior do grão e não só nos vazios existentes na amostra. Apesar de o cimento criar um invólucro em torno do SBR, este não é suficiente para impedir a infiltração, e quanto menor a quantidade de cimento, mais livres estarão os grãos de SBR para receberem água. Através de verificação visual podia-se esperar que os traços com menor quantidade de aglomerante, absorvessem maior quantidade de água, pois a quantidade de vazios existentes era visivelmente maior que nos traços com maior quantidade de cimento e/ou material pozolânico.
Ficou caracterizado que nas misturas sem substituição (Figura 5) menor quantidade de água infiltrou-se, já nas com substituição (Figura 5), a maior absorção pode ser atribuída ao fato de o material pozolânico não prestar um isolamento similar ao desempenhado pela matriz cimentícea.
Figura 5. Absorção das misturas com (M) e sem substituição (MS)
Na Tabela 2 são apresentados os dados referentes aos ensaios para determinação da resistência a compressão, quantidade de cimento utilizado para confecção de cada traço e fator de eficiência. Verificou-se que os traços com maior quantidade de cimento proporcionaram uma maior resistência à compressão, bem como que a substituição de 30% de cimento por material pozolânico implicou numa diminuição da mesma na ordem de 28 a 40%.
Tabela 2. Quantidade de aglomerante, resistência à compressão simples e fator de eficiência Consumo cimento (kg m-3) Consumo Res. Cerâm (kg m-3) Compressão (MPa) Fator eficiência (MPa dm3 kg-1) M 1:3 454,55 - 1,27 1,34 1:4 350,00 - 0,81 0,87 1:5 280,30 - 0,43 0,50 1:6 227,27 - 0,18 0,22 MS 1:3 303,03 101,01 0,74 0,77 1:4 233,33 77,78 0,46 0,48 1:5 187,12 62,37 0,22 0,24 1:6 151,52 50,51 0,13 0,15
A proporcionalidade entre a quantidade de cimento e a resistência a compressão (Figura 6) pode ser facilmente explicada, já que, quão maior a quantidade de aglomerante, maior a quantidade de vazios preenchidos por este, proporcionando melhor conformidade dos grãos de SBR e por conseqüência maior resistência a compressão.
A diminuição da resistência em relação às diferentes misturas (Figura 6) é atribuída à substituição de 30% do cimento por material pozolânico, este por sua vez, não apresenta as mesmas propriedades físicas e químicas do cimento, proporcionando menor uniformidade da mistura. 0 5 10 15 20 25 1 10 100 1000 A b so rç ão (% ) Tempo (min) M - 1:3 M - 1:4 M - 1:5 M - 1:6 MS - 1:3 MS - 1:4 MS - 1:5 MS - 1:6
Figura 6. Resistência a compressão das misturas com (MS) e sem substituição (M)
Rossignolo (2003) obteve fatores de eficiência da ordem de 25 a 34 MPa dm3 kg-1 para concretos leves de alto desempenho com fins estruturais, os resultados aqui obtidos se mostram compatíveis com o finalidade a que se propõe as argamassas estudadas.
A utilização do grão de SBR ao invés de areia ou outro agregado convencional, proporcionou a argamassa maior leveza, o que pode significar alívio de carga nas estruturas e uma menor quantidade de energia gasta para amassamento, transporte e possível aplicação, bem como maior índice de vazios, o que interfere diretamente nas propriedades térmicas e acústicas do material, viabilizando sua utilização para vários fins. Importante se faz observar que a substituição do agregado miúdo ofereceu a argamassa produzida, maior elasticidade, proveniente da quantidade de borracha, o que pode vir a lhe atribuir boa capacidade de absorção de impactos, além de aplicação no sentido da absorção de vibrações mecânicas de baixa amplitude.
CONCLUSÕES
As argamassas produzidas demonstraram potencial de utilização como material para confecção de placas isolantes;
A substituição da matriz cimenticea por resíduo cerâmico é viável, sendo recomendado teor inferior a 30%.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq – Brasil, pelo auxílio financeiro que possibilitou a realização deste trabalho. Ao MCT/FINEP/FNDCT/CAIXA/HABITARE. (Convênio FINEP/ATECEL/UFCG 1905/06 – Proj. ResideLar).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção d’água, índice de vazios e massa específica. São Paulo, NBR 9778, 1995. 3p
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, NBR 7215, 1987, 7p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. São Paulo, NBR 5738, 1994.
GARLET, G. “Aproveitamento de resíduos de E.V.A. (Ethylene Vinyl Acate) como agregado para concreto
leve na construção civil”. Porto Alegre , 1998. 146p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
ROSSIGNOLO, J.A.,Concreto leve de alto desempenho modificado com SBR para pré-fabricados esbeltos -
Dosagem, Produção, Propriedades e Microestrutura, Tese doutorado, Universidade de São Paulo, São
Carlos, 2003. 211p. 1,27 0,81 0,43 0,18 0,74 0,46 0,22 0,13 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1:3 1:4 1:5 1:6 T en sã o ( M Pa ) Misturas M MS
