BRUNO DE CARVALHO MARQUES
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PRODUÇAO DE TIJOLO SOLO-CIMENTO AGREGADO COM
CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
PRODUÇAO DE TIJOLO SOLO-CIMENTO AGREGADO COM
CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras Instituto Camillo Filho, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil.
Orientador: Esp. Larissa Toyohara.
Teresina 2020
BRUNO DE CARVALHO MARQUES
PRODUÇAO DE TIJOLO SOLO-CIMENTO AGREGADO COM CINZAS
DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras Instituto Camillo Filho, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil.
BANCA EXAMINADORA
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Pitágoras Instituto Camillo Filho, Teresina-PI, 2020.
RESUMO
Sustentabilidade, inovação e tecnologia são partes essenciais nos avanços sociais e econômicos do país. Na seara da construção civil, este fato não é diferente. Nesse sentido, a mistura de solo, cimento Portland e água para fins de emprego como material de construção se destaca por trazer praticidade, segurança e sustentabilidade, em um produto que pode ser produzido em larga escala. Em virtude disso despertou-se nos pesquisadores a busca por técnicas construtivas capazes de tornar esse produto economicamente mais viável e ecologicamente correto. Sendo de tamanha importância, como produzir tijolos com melhor qualidade, economicamente viável e que seja ecologicamente correto? Objetivou-se demonstrar o processo de confecção do tijolo solo-cimento incorporando cinzas de bagaço de cana-de-açúcar. O presente estudo consistiu em uma revisão bibliográfica que foi realizada a partir do levantamento de artigos completos indexados na base Scientific Electronic Library Online – SciELO, PubMed e Science Direct. A possibilidade de agregar cinzas volantes de bagaço de cana-de-açúcar em substituição parcial do cimento na confecção desses tijolos foi altamente esplanada, evidenciando os efeitos da resistência à compressão dos tijolos e na capacidade de absorção da água, isso tudo evidenciando o real poder inovador desse tijolo na construção civil, que representa avanço nos métodos construtivos e nos ganhos sociais.
MARQUES, Bruno de Carvalho. Production of soil-cement aggregate brick with
sugarcane bagasse ash. 2020. 30 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso
(Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Pitágoras Instituto Camillo Filho, Teresina-PI, 2020.
ABSTRACT
Sustainability, innovation and technology are essential parts of the country's social and economic advances. In the field of civil construction, this fact is no different. In this sense, the mixture of soil, Portland cement and water for use as a construction material stands out for bringing practicality, safety and sustainability, in a product that can be produced on a large scale. As a result, the search for building techniques capable of making this product more economically viable and ecologically correct has arisen in researchers. Being of such importance, how to produce bricks with better quality, economically viable and that is ecologically correct? The objective was to demonstrate the process of making the soil-cement brick incorporating sugarcane bagasse ash. The present study consisted of a bibliographic review that was carried out from the survey of complete articles indexed in the Scientific Electronic Library Online database - SciELO, PubMed and Science Direct. The possibility of adding fly ash from sugarcane bagasse in partial replacement of cement in the making of these bricks was highly esplanade, showing the effects of the compressive strength of the bricks and the water absorption capacity, all of which shows the real power of this brick in civil construction, which represents an advance in construction methods and social gains.
Figura 01 – Fluxograma do processo de seleção dos artigos incluídos na revisão
bibliográfica ... 10
Figura 02 – Tijolos cobertos com pasta de cimento Portland ... 20 Figura 03 – Teste de resistência à compressão ... 24
SUMÁRIO
1. INTRODUÇAO ... 08 2. CONTEXTUALIZAÇÃO DO TIJOLO SOLO-CIMENTO ... 11 3. INOVAÇÕES DO PROCESSO PRODUTIVO DE TIJOLO SOLO-CIMENTO COM EMPREGO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR ... 16 4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA PRODUÇÃO DO TIJOLO SOLO-CIMENTO COM ADIÇÃO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR . .... 21 5. CONSIDERAÇOES FINAIS ... 26 REFERÊNCIAS
1. INTRODUÇÃO
A construção civil vem buscando formas de minimizar seus impactos ambientais, resultantes do consumo de materiais oriundos de recursos naturais e da geração de resíduos sólidos. Em virtude disso, despertou-se nos pesquisadores a busca por técnicas construtivas, a fim de diminuir esses impactos, como forma de não comprometer a sustentabilidade ambiental (BAPTISTA JUNIOR; ROMANEL, 2013). Surge, então, a ideia de se utilizar um tijolo solo-cimento, agregado ao bagaço de cana-de-açúcar, trazendo a possibilidade de construir com menor custo e gerar menos impacto ambiental (MOTTA; MORAIS; ROCHA, 2014; XU et al., 2019).
Constantemente o ramo da construção civil busca formas de aumentar a eficiência em seus processos produtivos. É importante dar atenção à utilização de materiais com melhor custo-benefício, nesse sentido, o tijolo se destaca, por sua utilização em larga escala. Sendo de tamanha importância, escolheu-se como questão norteadora deste trabalho: como produzir tijolos com melhor qualidade, economicamente viável e que seja ecologicamente correto?
A produção do tijolo solo-cimento surge como alternativa de destaque, ao trazer segurança, praticidade e redução de custos. O mecanismo de produção desse tijolo tem constantemente passado por mudanças que visam baratear sua produção. O tipo de construção com esse material é feito com um simples jogo de encaixe reduzindo a quantidade de cimento de assentamento, e possibilitando trabalhar a parte estrutural, elétrica e hidráulica por entre seus vãos. Em um processo que minimiza a geração de resíduos, o que torna a obra mais rápida e consequentemente mais barata, comparada ao modo de construção com tijolos convencionais.
Diante do exposto, objetivou-se neste trabalho demonstrar o processo de confecção do tijolo solo-cimento incorporando cinzas de bagaço de cana-de-açúcar, contextualizar o tijolo solo-cimento, demonstrar as inovações do processo produtivo de tijolo solo-cimento com emprego de cinzas de bagaço de cana-de-açúcar e abordar as vantagens e desvantagens da produção do tijolo solo-cimento com adição de cinzas de bagaço de cana-de-açúcar.
O presente estudo consistiu em uma revisão bibliográfica que foi realizada a partir do levantamento de artigos completos indexados na base Scientific Electronic Library Online – SciELO e PubMed. As extrações foram feitas com aplicação do filtro
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com todos os índices. Foram utilizados os descritores “tijolos solo-cimento” e “bagaço cana-de-açúcar”, e seus termos correspondentes na língua inglesa e espanhola, resultando em um número de 30 itens (SciELO) e 88 itens (PubMed), dos quais foi selecionado um número específico de artigos (N=38) com base na leitura dos resumos. Posteriormente, foram excluídos àqueles que abordaram temáticas não coincidentes com o trabalho em questão (N=80), para consolidar o banco de dados final (N=20 artigos) (Figura 1).
Com base na leitura dos resumos, foram selecionados: estudos empíricos, artigos disponibilizados para leitura íntegra, artigos nacionais e internacionais, e período de publicação entre 2009 e 2020. Foram selecionados os artigos publicados nos últimos 10 anos, em inglês, espanhol ou português. Após adotar os critérios descritos, foram lidos os artigos na íntegra, e posteriormente foi realizada uma análise da temática, com o intuito de buscar uma compreensão crítica e construtiva do tema em estudo. A pesquisa apresentou-se como mecanismo de explanação e estudo dos processos produtivos que envolvem essa nova tecnologia. Ao metodologicamente compilar os estudos sobre o tema, será possível encontrar formas práticas de aumentar a eficiência das ações desenvolvidas em campo na área estudada, com ênfase na sustentabilidade e na proteção ambiental oriunda da produção do tijolo solo-cimento.
Figura 01. Fluxograma do processo de seleção dos artigos incluídos na revisão
bibliográfica.
Fonte: Própria.
Revisão bibliográfica (SciELO e PubMed)
Descritores: “tijolos solo-cimento” e “bagaço cana-de-açúcar”, “bagaço de
cana-de-açúcar e cimento”
SciELO N= 30 artigos
PubMed N= 88 artigos
Artigos selecionados com base na leitura dos resumos
N= 38 artigos
Excluídos N= 80 artigos
Banco de dados final com base na leitura íntegra dos artigos
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2. CONTEXTUALIZAÇÃO DO TIJOLO SOLO-CIMENTO
O tijolo solo-cimento é um material composto por solo, cimento Portland e água, que quando misturados ocorrem reações de hidratação dos aluminatos e silicatos presente no cimento. Essa reação forma uma pasta que une os grãos adjacentes do solo preenchendo seus vazios e conferindo-lhe resistência inicial. Após essa mistura, ele, então, é colocado nas formas ou prensas para dar forma ao tijolo (CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
Após a compactação do tijolo solo-cimento para obter altas densidades, e cura, para produzir um endurecimento mais efetivo, um novo material é obtido, que seja resistente às tensões de compressão, praticamente impermeável, termoisolante e estável ao longo do tempo. O terreno ou solo é, sem dúvida, o material de construção mais antigo utilizado pelo homem na sua evolução histórica, chegando aos dias de hoje como uma verdadeira solução alternativa à atual procura de habitação em setores de médios e baixos recursos (CORRAL, 2008).
O tijolo solo-cimento passou a ser utilizado, a partir de 1936, quando foi regulamentado pela Associação Brasileira de Cimento Portland, na construção de bases e sub-bases de estradas, bem como nos elementos de alvenaria. Convencionalmente denominado de tijolo ecológico, o produto não é obtido à partir do processo de queima e não há o consumo de madeira e óleo combustível, o que respalda o aspecto ambiental (CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
Considerando a complexidade dos mecanismos de degradação que prejudicam a vida útil dos produtos de construção e os elevados custos das obras civis, a avaliação da durabilidade de um produto é certamente um dos aspectos mais importantes no desenvolvimento de um novo material de construção. Durabilidade pode ser definida como a capacidade de um material manter sua integridade quando sob ação de agentes ambientais. A preservação das propriedades é substancial para justificar o desempenho do produto ao longo de sua vida útil. Uma das várias formas consideradas para avaliar a durabilidade de um material é quantificar, por meio de testes de longos ciclos de secagem e umedecimento, a perda de massa e a variação dimensional (FRANÇA et al., 2018).
Seu processo de fabricação não necessita de fornos para adquirir suas propriedades físicas e mecânicas, pois o cimento em contato com a água provoca o endurecimento e rigidez do material contribuindo diretamente na redução do desmatamento, uma vez que não utiliza a madeira como forma de combustível e conseguintemente diminuir a emissão de gases de dióxido de carbono na atmosfera (CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
De acordo com França et al. (2018), ao testar a durabilidade de blocos de solo-cimento com a incorporação de resíduos calcários do beneficiamento do mármore como pedra ornamental, observou-se que os blocos exibiram um aumento significativo na resistência com a incorporação de resíduos. Isso se deve à baixa porosidade resultante dos ciclos de umedecimento e secagem dos testes de durabilidade em que a hidratação da partícula de cimento é mais efetiva. Também foi evidenciada a tendência do bloco em ganhar resistência após o teste de durabilidade. Isso é aparentemente análogo ao ganho de resistência ao longo do tempo e exposição à atmosfera ao qual o bloco de construção pode ser submetido após a fabricação.
As construções modulares de blocos prensados de solo-cimento estão atualmente se destacando e ganhando espaço na construção civil, uma vez que esses blocos apresentam grandes vantagens quando comparados às construções convencionais de tijolo cerâmico. Este tipo de construção é feito encaixando blocos tipo macho e fêmea num processo construtivo que minimiza desperdícios, uma vez que toda a construção é planeada do início ao fim. O tijolo de solo cimento é uma forma moderna da aplicação do solo como material de construção a partir dos materiais prensados a frio (BROWN; EVANS; MORROW, 2014).
Segundo Silva Castro (2011), o tijolo é feito através da mistura e prensagem dos materiais que pode variar de acordo com os objetivos de sua utilização (formas, aparência superficial e resistência) ou conforme as técnicas de fabricação como a compactação manual ou mecânica possibilitando diversas formas de obter o produto final.
De acordo com Campos, Nascimento Júnior e Brito (2019), nos dias iniciais após a hidratação e moldagem do tijolo-solo cimento, é de grande importância para a obtenção da sua resistência final, que nos sete primeiros dias após sua moldagem,
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eles sejam mantidos úmidos a fim de garantir a cura necessária para que não ocorra uma desidratação rápida resultando em perda de resistência.
Silva et al. (2014) mencionaram que após o desmolde das peças de tijolo é preciso abrigá-los e empilhá-los em locais planos e protegidos do sol e outras intempéries que podem atrapalhar no processo de cura dos tijolos, para que se obtenha a resistência à compressão almejada. Leonel et al. (2017) observaram que a resistência final do tijolo está ligada, também, pela distribuição granulométrica da composição do tijolo e pela atividade de cada componente na mistura.
Ferrari et al. (2014) afirmam que inicialmente no Brasil o tijolo solo-cimento era empregado na construção de bases e sub-bases de pavimentos de estradas. Posteriormente começaram a utilizar o tijolo solo-cimento como substituição do tijolo convencional na construção de residências. Em 1949, foi concluída a construção do primeiro prédio com o uso desse material, o hospital Adriano Jorge, em Manaus, edifício com 10.800 m² ainda em funcionamento. Apesar do seu baixo custo de execução e amplitude ecologicamente correto o tijolo solo-cimento só foi amplamente difundido no Brasil em meados dos anos 80, empregado na construção de moradias.
Os solos mais indicados para uso em misturas de solos de cimento são os solos mais arenosos, uma vez que são estabilizados com menores quantidades de cimento, sendo que todo o solo deve conter argila em sua composição, pois influencia diretamente na composição dos blocos, proporcionando maior liga (coesão) entre as partículas dos materiais da mistura, evitando a perda de resistência devido às intempéries após a moldagem (CARVALHO et al., 2016).
Há um interesse crescente na reutilização de resíduos sólidos como matérias-primas renováveis aplicadas ao campo de materiais de construção. A aplicação do tijolo solo-cimento adicionado a outros materiais também é descrito na literatura. No trabalho de Souza, Segantini e Pereira (2008), ao estimar a capacidade de se aproveitar resíduos de concreto na fabricação de tijolos solo-cimento, verificou-se que a adição desses resíduos proporcionou melhoria nas propriedades mecânicas do tijolo, possibilitando a redução da utilização de cimento, resultando tijolos de melhor qualidade.
O aproveitamento de resíduos sólidos poluentes produzidos em distintas atividades industriais (resíduo de casca de ovo galináceo e resíduo de escória de soldagem) como fonte de matérias-primas alternativas para produção de tijolos solo-cimento para construção civil foi investigado no estudo de Siqueira et al. (2016), no qual pode verificar que a incorporação de resíduos sólidos ocasionou diversas alterações nas propriedades técnicas e microestruturais dos tijolos de solo-cimento, e que até 15% em massa de resíduo de escória de fluxo de soldagem e até 30% em massa de resíduo de casca de ovo galináceo poderiam ser adicionados em tijolos solo-cimento para uso como material de construção, substituindo respectivamente, o solo arenoso e o cimento Portland.
A adição de areia de fundição junto com o pó de brita também pode ser utilizada para a produção de tijolos de solo-cimento para vedação de alvenaria. Estudo realizado por Leonel et al. (2017) evidenciou que a areia de fundição é rica em sílica cristalina e pode substituir a areia comercial. A substituição da areia comercial pela areia de fundição resultou na redução da resistência mecânica dos tijolos. Além disso, a presença de areia de fundição resultou na diminuição da absorção de água, o que pode melhorar a densificação, de acordo com os padrões de solo-cimento estabelecidos.
Além disso, existe a possibilidade de agregar resíduos do bagaço de cana-de-açúcar na confecção desse tijolo, a fim de melhorar suas características e torná-lo cada vez mais acessível, reduzindo o consumo de energia em sua fabricação e reaproveitando materiais que seriam descartados no meio ambiente. Este fato reforça o grande potencial desse tijolo, trazendo a possibilidade de construir com menor custo e gerar menos impacto ambiental (MOTTA; MORAIS; ROCHA, 2014; XU et al., 2019).
Estudos realizados por Jordan et al. (2019), avaliaram o efeito da cinza do bagaço da cana-de-açúcar na resistência à compressão e no índice de absorção de água de tijolos de solo-cimento. Evindenciou-se que a adição de cinzas naturais diminuiu a qualidade dos tijolos, reduzindo a resistência à compressão e aumentando o índice de absorção de água, não recomendando a adição deste material.
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No entanto, o estudo realizado por James et al. (2016), indicou que a adição do bagaço da cana-de-açúcar aumentou a resistência à compressão dos blocos e aumentou ligeiramente a absorção de água, mas que ainda está confortavelmente dentro das normas estipuladas pelo Órgão Nacional de Normas da Índia. A adição de bagaço da cana-de-açúcar ao cimento Portland na fabricação de blocos estabilizados foi capaz de produzir blocos estabilizados com conteúdo de cimento Portland reduzido e que atendeu aos padrões mínimos exigidos.
Desse modo, o resíduo da cinza do bagaço de cana-de-açúcar se tornou um ótimo agregado ao tijolo, pois sua capacidade pozolana pode ser utilizada como matéria prima de cimento Portland (CORDEIRO et al., 2009), possibilitando a redução da quantidade de cimento na confecção do tijolo, mantendo a mesmas propriedade mecânica e reduzindo seu custo final e os impactos gerados pelas cimenteiras, já que parte do cimento pode ser substituído por esse resíduo (XU et
al., 2019).
O tipo de construção com esse material é feito com um simples jogo de encaixe reduzindo a quantidade de cimento de assentamento, e possibilitando trabalhar a parte estrutural, elétrica e hidráulica por entre seus vãos, em um processo construtivo que minimiza os resíduos, o que torna a obra mais rápida, pois a própria forma geométrica do tijolo faz com que ele já seja executado no plumo, reduzindo o tempo de execução e, consequentemente, havendo uma redução do tempo de mão-de-obra, tornando a execução a longo prazo mais barata quando comparado aos tijolos convencionais.
3. INOVAÇÕES DO PROCESSO PRODUTIVO DE TIJOLO SOLO-CIMENTO COM EMPREGO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O Desenvolvimento sustentável, reciclagem e reutilização de resíduos são tópicos amplamente discutidos atualmente. Devido à grande busca de reaproveitamento e destinação final de resquícios sólidos gerados a partir de atividades econômicas industriais e agrícolas, desperta nos pesquisadores a ideia de reaproveitar esses resíduos como alternativa de diminuir o acúmulo de lixo nos aterros sanitários, a fim de demonstrar que grandes quantidades de resíduos podem ser empregados na substituição parcial e até mesmo integral de materiais de construção, melhorando suas propriedades físicas, químicas e mecânicas (BRASILEIRO; MATOS, 2015; LEONEL et al., 2017).
Estudos investigam que a adição de cinzas de volantes proveniente de resíduos de bagaço de cana-de-açúcar possui propriedades pozolânica, que adicionadas ao tijolo podem ser usadas como cargas na mistura solo-cimento, onde as partículas minúsculas e inertes das cinzas ajudam a preencher os espaços vazios da mistura. Essas matrizes ficam limitadas apenas ao cimento uma vez que há limites na substituição do solo que deve ser mantido a fim de evitar comprometer as propriedades mecânicas dos tijolos (CORDEIRO; TOLEDO FILHO; FAIRBAIRN, 2009).
O concreto é um dos produtos de maior consumo mundial e a inclusão de resíduos agroindustriais, como a cinza do bagaço da cana-de-açúcar, a este material pode proporcionar soluções para o aproveitamento de subprodutos de outros setores, diminuindo assim o impacto ambiental. O uso da cinza do bagaço da cana-de-açúcar em adição ao concreto se mostrou uma opção seguramente viável na melhoria das propriedades mecânicas do concreto, podendo ser empregado em pré-moldados, pisos e obras de construção civil, tendo em vista possibilitar uma destinação adequada ao subproduto agroindustrial (SAMPAIO; SOUZA; GOUVEIA, 2014).
A incorporação das cinzas a mistura dos tijolos podem melhorar as propriedades mecânicas, pois o material diminui o calor de hidratação fazendo com que haja a redução da perda de água no processo de cura, assim melhorando a
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durabilidade e intensificando a matriz cimentícia da mistura, além disso, a utilização desse resíduo como material cimentício é profundamente significativa em se tratar de reaproveitamentos de resíduos sólidos que iriam ser descartados no meio ambiente, além de promover a redução de custos, possibilita uma proteção ambiental e conservação de recursos naturais (SAMPAIO; SOUZA; GOUVEIA, 2014; LEONEL et al., 2017).
O setor de construção civil abrange o emprego de diferentes matérias-primas e sua utilização em larga escala nas mais diversas aplicações da engenharia, dentre elas, as que incluem materiais alternativos como forma de reduzir a emissão de dióxido de carbono e o uso de resíduos sólidos urbanos incinerados, como a cinza do bagaço da cana-de-açúcar, de tal maneira que se possa fomentar a cultura da sustentabilidade. A reutilização de resíduos como matéria-prima em concretos e argamassas diminuem o impacto ambiental, visto que concede uma destinação final adequada e ajuda a reduzir a geração de mais resíduos, uma vez que estes materiais podem estar associados à problemas pertinentes à saúde pública e ao meio ambiente (IZQUIERDO; RAMALHO, 2014).
O Brasil responde por 45% de todo o produto comercializado, como açúcar e álcool, logo é considerado o principal exportador de cana-de-açúcar do mundo (SALES; LIMA, 2010). Apenas no biênio de 2010/2011, o país produziu cerca de 163 milhões de toneladas de bagaço de cana-de-açúcar, sendo que aproximadamente 93% foram destinadas à queima nas caldeiras visando gerar vapor e os 7% restantes foram empregados na produção de papel e celulose, álcool e outros materiais (ZÚNIGA et al., 2011). Cordeiro acrescenta que dos 600 milhões de toneladas de cana-de-açúcar produzidas na safra de 2012/2013 foram gerados 3,72 milhões de toneladas de cinza de bagaço.
Depois da etapa de queima, as cinzas residuais do bagaço de cana-de-açúcar são manejadas e destinadas de forma inadequadas trazendo prejuízos ao meio ambiente, ainda mais levando em consideração o fato de que esse material não é biodegradável, se acumulando ao ar livre e, consequentemente, podendo vir a trazer problemas atmosféricos. As cinzas residuais do bagaço de cana-de-açúcar podem vir também a ser empregada na construção civil, na fabricação de concretos
substituindo parte da areia utilizada na preparação do concreto (IZQUIERDO; RAMALHO, 2014).
De acordo com Farias, Rangel e Zamora (2018), a cinza do bagaço da cana-de-açúcar pode substituir parcialmente o cimento Portland, com o intuito de potencializar as propriedades de um solo arenoso granular. Os resultados da pesquisa evidenciaram melhorias nas características de compactação, teste de resistência à penetração e resistência à compressão não confinada, reduzindo em até 25% o consumo de cimento Portland, apresentando um comportamento semelhante ao solo com 100% de cimento, o que leva ao uso viável da cinza do bagaço da cana-de-açúcar, como substituto parcial para a melhoria das propriedades mecânicas do solo na construção de camadas de estradas.
Em outro estudo realizado por Faria et al. (2012), no qual investigaram o emprego da cinza de bagaço de cana-de-açúcar com o intuito de servir de matéria-prima para a fabricação de tijolos de barro através da substituição de argila natural pelas cinzas até 20%, evidenciou-se que o tijolo com adição das cinzas, testado de modo a determinar a densidade, porosidade e absorção de água, pode ser utilizada como um material de enchimento na fabricação de tijolos, considerada segura e confiável a sua reutilização na engenharia civil.
Rodier et al. (2019), ao investigar a adição de bagaço de cana-de-açúcar e cinza de folhas de bambu nas qualidades pozolânicas e de hidratação de pastas de cimento, mostraram maior atividade pozolânica. Além disso, também foi observado que foram registradas maiores resistências à compressão para as argamassas do que pra a argamassa de controle, que não continha esses aditivos. Estudos corroborados por Rao e Prabath (2015), evidenciaram que a substituição do cimento por 10% do peso de bagaço de cana-de-açúcar e cinza de folhas de bambu proporcionou características ótimas do cimento e, também melhorou a resistência à compressão da argamassa.
Lima et al. (2012) complementa que o tijolo solo-cimento confeccionado na proporção de 12% de cimento Portland e 8 % de cinzas de bagaço de cana-de-açúcar, pode ser utilizada. Logo, a adição das cinzas do bagaço de cana-de-açúcar não afetou a absorção de água dos blocos feitos com terra e cimento. Porém Jordan
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recursos naturais e tornar esse material viável na construção civil, necessita-se primeiramente pré-tratar os tijolos solo-cimentos agregados ao bagaço de cana-de-açúcar, a fim de manter ou melhorar as propriedades físicas, visto que sem tratamento há um aumento da porosidade desses tijolos.
O uso de materiais inovadores e sustentáveis na construção civil tem gerado um impacto positivo no mercado consumidor de imóveis, sobretudo no que tange ao aspecto financeiro, visto que estes materiais alternativos possuem um custo mais barato. Izquierdo e Ramalho (2014), ressaltam a importância da produção de conhecimentos científicos que abarcam novos materiais alternativos usados na construção civil que visem garantir a sustentabilidade. Além disso, a cinza de bagaço de cana-de-açúcar pode ser utilizada como adição mineral em substituição aos agregados em matrizes cimentícias, uma vez que possui características siliciosas, que no estado amorfo e com finura adequada podem garantir ao concreto um ganho de resistência e compressão.
Mansaneira et al. (2017) observaram, nos seus estudos, que as cinzas calcinadas apresentaram maior tendência do material ao estado amorfo, o que possivelmente tornou o material o mais reativo. Dessa forma, houve a necessidade de moer a cinza calcinada por 1 e 2 horas. Foi verificado o índice de atividade pozolânica e a resistência à compressão, avaliando a substituição do cimento Portland de 10, 20 e 30% por bagaço de cana-de-açúcar moído. Os autores evidenciaram um aumento no índice de atividade pozolânica em amostras de bagaço de cana-de-açúcar calcinada e moída, sugerindo que a cinza calcinada deve passar por um processo de moagem para apresentar atividade pozolânica (Figura 02).
Figura 02 - Tijolos cobertos com pasta de cimento Portland
Fonte: Jordan et al. (2019).
No entanto, de acordo com Bessa (2011), deve-se atentar às características intrínsecas desse material sustentável, como por exemplo, o alto teor de sílica em forma de quartzo, para assim garantir que as cinzas de resíduos agroindustriais possam ter viabilidade e vir a substituir o cimento Portland. Além disso, ele acrescenta que com a utilização da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como agregado miúdo ajuda a reduzir a necessidade de se retirar areia dos rios e, também, reduzir o volume desses resíduos destinados de forma inadequada.
O setor de construção civil enfrenta uma série de desafios, dentre eles o aumento da população urbana e a escassez de recursos naturais que facilitam a produção de materiais de construção. Tal fato está forçando as empresas a repensarem suas estratégias na obtenção de materiais de construção mais sustentáveis. Os benefícios do uso de materiais sustentáveis estão associados à utilização de matéria-prima de baixo custo (praticamente zero), à conservação dos recursos naturais e mudanças positivas no comportamento mecânico do concreto a qual estão empregadas (MARAVEAS, 2020).
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4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA PRODUÇÃO DO TIJOLO SOLO-CIMENTO COM ADIÇÃO DE CINZAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
O setor de construção enfrenta uma infinidade de desafios, sobretudo devido ao aumento da população urbana e à redução dos recursos naturais que promovem com maior facilidade a produção de materiais de construção. Além disso, a preocupação com a escassez emergente dos recursos naturais fez com que as empresas repensassem suas estratégias no desenvolvimento de materiais de construção, adotando o modelo de sustentabilidade. As construções com blocos prensados de cimento-solo estão se tornando cada vez mais populares na engenharia civil, uma vez que esses blocos apresentam grandes vantagens quando comparados às construções de tijolos cerâmicos padrão (CARVALHO et al., 2014).
Podem-se citar como benefícios da adoção deste tipo de material a redução de custos, do consumo de água, de energia, e, principalmente, a sua capacidade de impulsionar o desenvolvimento novos produtos que contribuam para o mercado e para o meio ambiente. Para a instituição empresarial, a utilização deste método de construção, proporcionaria maior credibilidade, aumento de produtividade, maior fortalecimento das relações com órgãos governamentais, comunidades e grupos ambientalistas, incrementadas pela adequação aos padrões ambientais (JAMES; PANDIAN, 2017; XU et al., 2018; CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
De acordo com Cordeiro, Toledo Filho e Fairbairn (2009), a sílica, principal composto químico proveniente da cinza da queima do bagaço de cana-de-açúcar, se apresenta normalmente em quantidade acima de 60% em massa.Dependendo das condições de queima adotadas nesse processo, é possível conservar a sílica presente no bagaço em estado amorfo, uma vez que pode possibilitar o emprego desse resíduo como pozolana, e consequentemente, gerando uma redução das despesas e do impacto ambiental referentes à sua disposição no meio ambiente. Além do mais, a inclusão da cinza pode agregar valor econômico ao resíduo agroindustrial e propiciar vantagens técnicas e ambientais com a substituição parcial de cimento Portland.
Vale ressaltar que o silício, uma vez absorvido do solo pelas raízes da cana-de-açúcar na forma de ácido monossilícico, e posterior saída de água da planta pelo
processo de transpiração, irá se depositar na forma de sílica gel na parede externa das células da epiderme, funcionando como uma barreira física contra a entrada de fungos patogênicos, além de reduzir a perda de água por transpiração. (GOMES; FURTADO; SOUZA, 2018).
O Brasil é um dos principais produtores mundiais de cana-de-açúcar, com uma produção, em 2018/2019, equivalente a 620,44 milhões de toneladas (CONAB, 2019). Durante a etapa de trituração da cana-de-açúcar para a extração do caldo, há a formação do bagaço, que é normalmente queimado como combustível em caldeiras que, por sua vez, irá gerar o vapor d'água utilizado na produção de açúcar e álcool e em processos de cogeração de energia. Em decorrência desse processo, irá ser gerada a cinza do bagaço como subproduto. Ressalta-se que durante a queima do bagaço há liberação de dióxido de carbono, no entanto, através do processo de fotossíntese, a biomassa queimada será reposta no ciclo seguinte da cultura da cana-de-açúcar (CORDEIRO; TOLEDO FILHO; FAIRBAIRN, 2009)
Ferreira et al. (2016) demonstraram que a integração de resíduos orgânicos naturais de processos agrícolas, como por exemplo, o bagaço de cana, na fabricação de diferentes materiais de construção, melhorou suas qualidades físico-mecânicas e térmicas e, também melhorou sua sustentabilidade propriedades, reduzindo custos e promovendo a conservação ambiental. Além disso, os resultados também mostraram que vantagens de durabilidade mais altas também surgiram do uso de materiais de construção à base de resíduos agrícolas.
Apesar dos benefícios deste material, um estudo realizado por Jordan et al. (2019), com o objetivo de avaliar o efeito da cinza de bagaço de cana na resistência à compressão e no índice de absorção de água de tijolos solo-cimento, destacou que a cinza peneirada sem tratamento químico e/ou físico, diminuiu a qualidade dos tijolos, reduzindo a resistência à compressão e aumentando o índice de absorção de água, sugerindo a necessidade de tratamento prévio destes tijolos.
Kazmi et al. (2016) avaliaram a adição de cinzas de cana em tijolos de barro e verificaram que a resistência à compressão e o módulo de ruptura diminuíram com a adição desses materiais em comparação aos tijolos não tratados. No entanto, esses dois parâmetros foram considerados satisfatórios em tijolos tratados, pois os valores estavam dentro dos limites estabelecidos pelas normas. Contudo, os tijolos de
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cimento do solo são produzidos por prensagem e não requerem queima subsequente e, portanto, são designados como "tijolos verdes" (CASTRO et al., 2016).
O tijolo solo cimento surge como uma boa alternativa para obras por oferecer o principal componente da sua fabricação, o solo, em abundância na natureza, podendo ser usado o próprio solo do local da obra ou em um local próximo a ela. O processo construtivo é muito simples, dispensando o uso de prumo, já que as paredes são executadas com simples jogo de encaixe, não necessitando de mão de obra especializada (CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
Córdova e Simón (2018) avaliaram que a adição em grande quantidade das cinzas do bagaço da cana de açúcar em substituição parcial do cimento, apresentava uma redução da resistência à compressão, ou seja, à medida que fosse aumentando o teor de cinzas para substituição total do cimento, essa resistência caia consideravelmente, gerando uma desvantagem da adição dessas cinzas aos tijolos, fazendo com que não se recomende sua utilização para uso estrutural devido à sua diminuição da resistência à compressão.
A boa condição de conforto em se comparado aos tijolos convencionais, é um ponto positivo desse material, pois ele oferece a instalação hidráulica e elétrica por entre seus vãos, sem precisar a quebra do material, diminuindo o desperdício e a geração de resíduos sólidos. O seu acabamento não necessita de chapisco, emboço e reboco devido ao acabamento liso dos tijolos e a impermeabilidade. Além disso, apresenta baixa agressividade ao meio ambiente, pois não utiliza fornos e economia de transporte, uma vez que o próprio tijolo pode ser confeccionado no local da obra (CAMPOS; NASCIMENTO JÚNIOR; BRITO, 2019).
Amigo e Palomino (2015) avaliaram o comportamento da inclusão das cinzas do bagaço da cana-de-açúcar no concreto nos percentuais de 5, 10 e 15% em substituto parcial do cimento Portland. As amostras apresentaram uma redução do assentamento em decorrência do aumento da proporção de cinzas volantes, o que é concedido a capacidade de embebição do material (Figura 03). Os estudos demonstraram que a utilização desse material em substituto parcial do cimento é de até 15%, logo acima disso a sua resistência diminui.
Figura 03 - Teste de resistência à compressão
Fonte: Jordan et al. (2019).
Outra vantagem desse material é a sua produção em comunidades. Um bom exemplo de aproveitamento de áreas urbanas para a produção desse produto de qualidade, bem como estimular trabalhos de educação ambiental e produtiva. Ações participativas na produção de tijolos e no consumo de material que possibilitam e despertam nos educadores, pesquisadores e alunos mudanças positivas no comportamento produtivo. Outro aspecto relevante da produção de tijolos é o debate que se promove quanto à questão ambiental, principalmente envolvendo temas como conservação de recursos naturais e da biodiversidade (IZQUIERDO; RAMALHO, 2014).
A produção de tijolos solo cimento é bem aceita pelo pequeno construtor por apresentar maior resistência, possibilitar formas de produtividade de um material de construção esteticamente comerciável, podendo gerar emprego e renda para as comunidades. Dessa forma, proporciona ao construtor o ingresso na atividade de produção de tijolos solo cimento com investimentos iniciais bem menores e tendo uma atividade considerável e rentável. A produção desse material necessita de pequenas áreas de terra para sua produção, possibilitando ao homem sua ocupação em outra atividade, diversificando as fontes de renda da família (IZQUIERDO; RAMALHO, 2014).
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Contudo, o uso de bagaço de cana na confecção de tijolos ganha cada vez mais espaço, pois promete ser um material capaz de substituir parcialmente o uso de cimento barateando a sua confecção e contribuindo para a redução de gases do efeito estufa (CO2). Devendo ter cuidado apenas no teor de substituição do cimento, pois há uma redução significativa de resistência. Outro fator relevante é que os tijolos com cinzas do bagaço de cana, fica mais escuro podendo não agradar esteticamente, em se comparado ao tijolo tradicional de solo e cimento (AGÊNCIA IBERO-AMERICANA PARA A DIFUSÃO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 2014).
5. CONSIDERAÇOES FINAIS
Diante do estudo desenvolvido, observou-se a relevante inovação tecnológica trazida a partir do aperfeiçoamento da construção de tijolos. Uma técnica simples, aplicada em material amplamente conhecida e utilizada em edificações, representou potencial de impacto tanto na economia de canteiros de obra, quanto para os esforços de redução dos impactos ao meio ambiente, tornando as construções cada vez mais sustentáveis.
O presente trabalho abordou os meandros da produção do tijolo solo-cimento, a partir da tecnologia construtiva de adição de resíduos de bagaço de cana-de-açúcar ao processo produtivo, ressaltando os pontos positivos sem desconsiderar aquilo que se manifestou como contraproducente na técnica.
O uso dessa nova tecnologia, que emprega a substituição parcial do cimento por cinzas na produção desse tijolo, como material de construção é uma importante ferramenta na incansável busca por mecanismos de potencialização da preservação e proteção do meio ambiente. O que se verificou foi o exequível e potencialmente exitoso reaproveitamento de resíduos sólidos, que outrora poderiam ser descartados, e, dessa forma, convertidos em prejuízos para a natureza.
Contudo, faz-se necessária maior promoção de pesquisas científicas na área, que poderão desencadear propostas de produção de tijolos envolvendo outros tipos de resíduos, que irão propiciar ainda mais a redução do uso do cimento na construção civil, haja vista ser este o insumo mais caro da produção dos tijolos.
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Critérios Pontos Pontos Obtidos
Total de Pontos Obtidos (0 - 4000) 3800 400 600 Trabalho de Conclusão de Curso 2/2 - Atividade 3
200 (0-200)
Elementos Pré e Pós –Textuais
Introdução clara e coerente com o trabalho (0-400) 400
2000 (0-2000)
200 (0-400)
Considerações Finais coerentes com os objetivos propostos
Apresenta coerência, linguagem formal e impessoal, respeita as
regras ortogramaticais.
Referências contemplam todas as obras e autores que foram citados no trabalho, atendendo à formatação correta
de acordo com a ABNT
Desenvolvimento (Capítulos 1, 2 e 3) de forma clara e estruturada ao longo de todo o trabalho
(0-600)
