Separação óptica do material cerâmico dos agregados mistos de resíduos de construção e demolição

Optical sorting of ceramic material from mixed construction and demolition waste aggregates

Separação óptica do material cerâmico dos agregados mistos de resíduos de construção e demolição

Optical sorting of ceramic material from mixed construction and demolition waste aggregates

Sérgio Cirelli Angulo^I; Vanderley Moacyr John^II; Carina Ulsen^III; Henrique Kahn^IV; Anette Mueller^V

^IEscola Politécnica, Universidade de São Paulo, Rua Professor Almeida Prado, 532, Prédio 01, Cidade Universitária, Butantã, São Paulo - SP - Brasil, CEP 05508-900, Tel.: [phone], E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento de Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, Tel.: [phone], E-mail: [e-mail]

^IIIDepartamento de Engenharia de Minas e de Petróleo, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, Av Prof. Mello Moraes, 2373, Cidade Universitária, Butantã, São Paulo - SP - Brasil, CEP 05508-030, Tel.: [phone], E-mail: [e-mail]

^IVDepartamento de Engenharia de Minas e de Petróleo, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, E-mail: [e-mail]

^VChair of Mineral Processing of Building Materials and Reuse, Bauhaus Universität Weimar, Couydrastr. 7, 99421, Weimar, Germany, E-mail: [e-mail]

RESUMO

A remoção de resíduos de cerâmica vermelha dos agregados mistos procedentes de resíduos de construção e demolição (RCD) deve ser priorizada para este material possa ser utilizado para a confecção de concreto. Isso pode ser realizado por meio de diferentes técnicas de processamento mineral, com princípios de separação, eficiência, custos e impactos ambientais distintos. A principal vantagem da separação óptica é o uso reduzido de água ou energia quando comparado com outros processos industriais. Este artigo tem por objetivo analisar os produtos obtidos por separação óptica de RCD mistos, com foco na remoção da cerâmica vermelha e conseguinte redução da porosidade dos agregados reciclados para uso em concreto. A remoção da cerâmica vermelha viabiliza a obtenção de um agregado reciclado essencialmente composto de concreto, com menor porosidade e cuja absorção de água varia entre 4% e 7%. No Brasil, teores de até 5% de cerâmica vermelha são esperados no produto (agregado triado), e a produção de concretos de 20 a 30 MPa torna-se viável com esse material.

Palavras-chave: Resíduos de construção e demolição. Separação óptica. Agregados reciclados mistos. Concreto.

ABSTRACT

The removal of red ceramic residues from mixed construction and demolition waste (CDW) is a priority if that waste is to be used as recycled aggregates in concrete. There are many processing techniques that fit this purpose, with different separation principles, efficiency levels, costs and environmental impacts. The main advantage of optical sorting is lower use of water or energy when compared with other processing techniques. The aim of this paper is to analyze the products obtained by automatic optical sorting, focusing on the removal of red ceramic from mixed CDW recycled coarse aggregates and the expected porosity reduction for their use in concrete. The product obtained is mainly composed of recycled concrete aggregates (RCA), with water absorption levels from 4 to 7%. In Brazil, contents of about 5% of red ceramic in the product (sorted aggregates) can be expected, and the production of 20-30 MPa concrete with this material is feasible.

Keywords: Construction and demolition waste. Optical sorting. Mixed recycled aggregates. Concrete.

Introdução

A reciclagem da fração mineral dos resíduos de construção e demolição (RCD) ainda é pouco realizada no Brasil (MIRANDA; ÂNGULO; CARELI, 2009). Mesmo na Europa, onde há países com índices de reciclagem acima de 70% (MÜLLER, 2003), grande parte dessa fração é destinada para nivelamento de terrenos ou sub-bases de estradas, raramente retornando ao mercado como agregados para aplicações mais nobres (concretos e argamassas). Levy (2001) apresenta uma lista de algumas dessas poucas obras emblemáticas que empregaram agregados de RCD reciclados em concretos: Defltse Zoom Housing Project/Holanda (painéis pré-fabricados de 272 unidades habitacionais), Edifício do Meio Ambiente no Building Research Establishment/Inglaterra (fundações, lajes e pilares de concreto), e Federal Gardening Exhibition/Alemanha (painéis arquitetônicos). Assim, a reciclagem ainda é um desafio tanto no Brasil quanto no Exterior, porque não é capaz efetivamente de reduzir a extração de recursos minerais e contribuir para a sustentabilidade na construção (JOHN, 2007).

A pesquisa nacional e internacional que trata da reciclagem da fração mineral dos RCD foi inicialmente direcionada para avaliar a influência dos agregados reciclados de resíduos de concreto ou reciclados de resíduos de alvenaria no desempenho do próprio concreto (HANSEN, 1992; BAZUCO, 1999; LEVY, 2001; GÓMEZ-SOBERÓN, 2002; BUTTLER, 2003). Com base na natureza mista dos agregados de RCD brasileiros (com presença de concreto e de cerâmica vermelha), Lima (1999) propôs critérios mínimos para aceitação deles para uso em argamassas e concretos, fundamentado na normalização internacional. Em estudo posterior, Leite (2001) empregou modelagem estatística para analisar a influência de teores crescentes de substituição dos agregados graúdos naturais por agregados mistos de RCD e da relação água/cimento efetiva (que implica o desconto da água absorvida pelo mesmo) na resistência à compressão do concreto. Em todos os estudos, a viabilidade da substituição integral de agregados graúdos naturais por agregados mistos de RCD para concretos não estruturais (< 25 MPa) é confirmada, sendo, em seguida, tais critérios incorporados na norma brasileira (ABNT, 2004).

A Tabela 1 mostra que resíduos de concreto puro no Brasil representam menos de 45% da massa total dos RCD, dependendo da cidade, sendo o resíduo nacional frequentemente misturado com outros resíduos minerais (incluindo teores variados de cerâmica vermelha e solos, entre outros materiais). O desmonte seletivo de estruturas de concreto ainda é pouco praticado. Em diversos outros países, cerca de 30% dos RCD são mistos (MÜLLER, 2003).

Na Europa, devido à separação do resíduo de concreto na origem, agregados reciclados de concreto são geralmente menos porosos que os de alvenaria (que contêm cerâmica vermelha), tal como demonstrado por Müller (2003), por meio da análise da variação da massa específica e absorção de água desses agregados. Angulo (2005) identificou grande variação dessas propriedades nos agregados de RCD mistos no Brasil. Nesse caso, tanto a cerâmica vermelha como as partículas com alto teor de pasta cimentícia são responsáveis pelas elevadas porosidades.

Diversos estudos provam que a porosidade do agregado resultante de RCD reciclado é o principal responsável pela remoção da água, que confere plasticidade ao concreto (POON et al., 2004), pela redução de sua resistência mecânica (GÓMEZ-SOBERÓN, 2002) e sua durabilidade (WIRQUIN et al., 2000). O prejuízo nessas propriedades inviabiliza o uso desses agregados porosos no concreto estrutural (ANGULO et al., 2010), o que pode ser corrigido pelo aumento de cimento na mistura; no entanto, essa solução é econômica e ambientalmente inviável.

A produção de agregados de concreto reciclado para uso em concreto estrutural pode ser realizada por meio de tratamento térmico e moagem, conforme proposto por autores japoneses (NAGATAKI et al., 2004; SHIMA et al., 2005). Uma desvantagem é o uso intensivo de energia e emissão de CO₂ quando ocorrer o uso de combustíveis fósseis.

Na Europa, a separação densitária a úmido por jigagem² (SAMPAIO; TAVARES, 2005) tem sido utilizada para remover partículas orgânicas leves (madeira, plástico, etc.) ou partículas porosas de cerâmica vermelha, gerando agregado de RCD de elevada pureza mineral e densidade entre 2,2 e 2,4 kg/dm³ (DERKS, 1997). Uma das desvantagens desse equipamento é gerar um rejeito de material fino, alcalino, devido ao alto teor de cimento, o que altera a categoria do resíduo e exige uma disposição mais cautelosa e onerosa. Uma segunda desvantagem seria a separação imperfeita, devido à proximidade da densidade e à natureza porosa das partículas, com baixa recuperação e seletividade, levando algumas partículas leves a afundar junto com o produto pesado (MÜLLER; WIEKNKE, 2004). Uma terceira desvantagem seria o uso intesivo de água no processo industrial.

Uma técnica de processamento de menor impacto ambiental seria a separação óptica, porque não requer uso intensivo de energia, nem de água. Os equipamentos de separação óptica (Figura 1) são compostos de um alimentador vibratório, que distribui partículas sobre transportadores de correia e as conduzem até os sensores, para registro das imagens. As partículas são identificadas pela cor e têm suas posições identificadas; compressores de ar devidamente posicionados são acionados para desviar o fluxo de partículas de cores predeterminadas, de modo que estas sejam coletadas separadamente das demais. Certamente, a cor branca do gesso facilita essa remoção de um conjunto de partículas predominantemente cinza e vermelho escuro.

CCD (dispositivo de carga acoplada) é um sensor para capturar imagens por circuito eletrônico. O desenvolvimento de sensores de maior resolução tem contribuído para o aumento da eficiência da separação. Além disso, houve aumento na capacidade de produção desses equipamentos resultante de maior capacidade de processamento digital dos computadores. Tais avanços técnicos resultaram na redução dos preços desses equipamentos (DEHLER, 2003).

Estudos exploratórios com RCD mistos, compostos de 47% de madeira, demonstraram a viabilidade da separação da madeira, além do gesso (MULDER; DE JONG; FEENSTRA, 2007). Os dados desses autores revelam que existe potencial para separar cerâmica vermelha, mas tais dados não foram posteriormente confirmados. Destaca-se na literatura a utilização da separação óptica para remoção do gesso presente nos agregados de RCD reciclados, com elevada eficiência (MÜLLER, 2011). Segundo a autora, a separação de um resíduo com 10% de gesso em massa gerou cerca de 90% de agregados descontaminados.

Na Região Metropolitana de São Paulo, a areia natural chega a custar R$ 80/m³, enquanto a brita, cerca de R$ 40/m³, apesar da relativa disponibilidade desses recursos minerais. O preço é bastante onerado pelo transporte, que representa até dois terços do valor desses bens (LA SERNA; REZENDE, 2009), ultrapassando em algumas regiões os preços de alguns locais dos Estados Unidos e da Europa Oriental (JOHN; ANGULO, 2013), o que demonstra que os desafios nacionais são tão importantes quanto os de outros países.

Pode-se concluir por essa análise que, num futuro próximo, o uso de materiais alternativos na construção, tal como os agregados reciclados obtidos a partir do processamento de RCD, deve tornar-se mais notório, assim como devem ser incentivadas tecnologias capazes de melhorar as características do produto para uso em concreto.

Assim, esse artigo tem por objetivo analisar os produtos resultantes da separação óptica de agregados reciclados de RCD mistos, com foco na remoção da cerâmica vermelha e na conseguinte redução da porosidade, para uso dos agregados reciclados em concreto.

Foram produzidos agregados reciclados puros de concreto e de cerâmica vermelha na Alemanha, com materiais locais e compostos em laboratório. Foram elaboradas três misturas entre esses agregados, com diferentes proporções de cerâmica vermelha, e, em seguida, submetidos a testes de separação óptica, para análise de eficiência desse processo industrial.

A partir da separação por densidade dos agregados produzidos em laboratório, o efeito da remoção da cerâmica vermelha (obtida pela separação óptica) foi discutido em termos da qualidade esperada desses agregados reciclados.

Dados de caracterização de agregados de RCD mistos obtidos em diferentes cidades brasileiras (Santo André, São Paulo, Vinhedo e Macaé) e em outros países (Alemanha e Espanha) foram adicionados a essa análise, para discutir o efeito da separação óptica na qualidade de agregados obtidos por usinas de reciclagem reais.

Finalmente, o aumento na resistência à compressão do concreto causado pela redução do teor de cerâmica vermelha (e da absorção de água) dos agregados de RCD mistos foi discutido, com base em alguns estudos experimentais brasileiros (BAZUCO, 1999; PASSOS; PINTO JUNIOR; RAMOS, 2009; ZORDAN, 1997). Assim, foi possível indicar uma classe de resistência de concreto possível de ser produzida com esse agregado triado, de qualidade melhorada.

Materiais e métodos

Separação óptica da cerâmica vermelha e medida de eficiência do processo

O experimento foi realizado com o equipamento de separação óptica Autosort, modelo 1000³, com sensor de cor (espectro visível), 10 bits/pixel, resolução de 0,6 mm/pixel, disponível na unidade de teste das empresas associadas CommoDaS/TOMRA/Titech⁴, em Wedel, Alemanha.

Resíduos puros de concreto e de cerâmica vermelha foram gerados em laboratório e britados separadamente em Weimar, Alemanha. Os resíduos britados foram então peneirados entre a peneira 4 mm e a 32 mm, originando agregados graúdos reciclados de concreto (ACO) e agregados graúdos reciclados de cerâmica vermelha (ACV) respectivamente. Amostras de agregados reciclados de RCD mistos foram compostas com proporções crescentes de cerâmica vermelha: 17%, 38% e 89% em massa.

As três amostras foram umidificadas previamente com água, para aumentar o contraste da cor, antes de passar pela etapa de detecção no equipamento. Nesse equipamento, uma câmara CCD (dispositivo de carga acoplada) obtém a imagem dos agregados e realiza, por um programa, o processo de segmentação baseado nos parâmetros vetoriais de cor (em três dimensões). Em seguida, as partículas segmentadas por cor são identificadas, e um comando mecânico dispara jatos de ar estrategicamente posicionados, quando as partículas do material estão em queda livre, ao final do transportador de correia. As partículas segmentadas são então redirecionadas para um contêiner, enquanto as demais continuam, em queda livre, para outro contêiner.

Para avaliar a eficiência de separação, ao final do processamento, as três amostras separadas por cor foram armazenadas e posteriormente caracterizadas quanto à composição, por separação manual das fases (catação), para determinação dos teores de cerâmica vermelha e concreto presente nos agregados de RCD mistos. Estabeleceu-se uma correlação entre a pureza do produto (% concreto recuperado), com base no teor de cerâmica vermelha presente na alimentação.

Separação densitária e análise da remoção da cerâmica vermelha

Para discutir o efeito da remoção da cerâmica vermelha na qualidade esperada dos agregados, os agregados puros de concreto (ACO) e de cerâmica vermelha (ACV) foram submetidos à separação sequencial por densidade⁵, pelo procedimento afunda-flutua (sink and float) (Burt, 1984), empregando-se solução aquosa de SPT (Sodium Polytungstate), em soluções com densidades fixas, variando entre 1,9 e 2,7 ± 0,1 kg/dm³. Para cada tipo de agregado, as massas específicas aparentes

Coleta e análise de dados de caracterização de agregados de RCD mistos

Para discutir o efeito da separação óptica na qualidade esperada dos agregados de RCD mistos reciclados reais, foram utilizados dados preliminares de alguns estudos de caracterização.

Os dados de caracterização relativos a Santo André (SP) foram obtidos a partir de 36 amostras (~5 kg/cada) de agregados graúdos de RCD mistos reciclados (entre 4,8 mm e 12,5 mm); 3 amostras/dia, durante 12 dias. As 36 amostras foram separadas manualmente em fase cimentícia (cimento e rocha) e fase cerâmica vermelha, gerando 72 subamostras, que foram caracterizadas quanto à absorção de água e massa específica aparente (ANGULO; JOHN, 2004). A massa específica aparente e a absorção de água dessas subamostras foram determinadas de acordo com a norma NM 53 (MERCOSUL..., 2002). Foram estabelecidas distribuições de valores de absorção de água e massa específica aparente com base no número de partículas com a referida propriedade.

Os dados de caracterização relativos a São Paulo e Vinhedo foram obtidos a partir de três amostras médias representativas de agregados de RCD mistos (2 toneladas cada), coletadas nas usinas públicas de reciclagem de São Paulo e Vinhedo, ambas localizadas no Estado de São Paulo, também após 20 dias de produção (ANGULO, 2005). Cada amostra foi homogeneizada e amostrada por meio de pilha horizontal alongada para a obtenção de alíquotas de aproximadamente 10 kg. A subamostra foi, então, peneirada em quatro frações granulométricas (de 25,4 mm a 19,1 mm; de 19,1 mm a 12,7 mm; de 12,7 mm a 9,5 mm; e de 9,5 mm a 4,8 mm). Cada fração granulométrica foi submetida à separação sequencial por densidade, pelo procedimento afunda-flutua (sink and float), em soluções com densidades fixas. As soluções de cloreto de zinco com água foram utilizadas para obterem-se as densidades de 1,7 e 1,9 kg/dm³. As soluções de bromofórmio com álcool etílico foram utilizadas para obterem-se as densidades de 2,2 e 2,5 kg/dm³. Foram gerados 60 produtos de densidade (cinco produtos de densidade/fração granulométrica x quatro frações granulométrica /amostra x três amostras). Os produtos separados por densidade passaram por catação, separando-os entre partículas cimentícias, de cerâmica vermelha, de rocha, entre outros. A massa específica aparente e a absorção de água das fases principais dos produtos de densidade (~60 fases cimentícias; ~25 fases de cerâmica vermelha) foram avaliadas pela norma NM 53 (MERCOSUL..., 2002), permitindo construir, em seguida, distribuições de valores de absorção de água e massa específica aparente, com base no número de partículas.

Para estabelecer-se uma relação entre a porosidade (avaliada indiretamente pela absorção de água, segundo o método descrito acima) e o teor de cerâmica vermelha nos agregados de RCD mistos, foram utilizados os resultados das 36 amostras de Santo André. Para calcular a absorção de água dos agregados, realizou-se uma ponderação entre a massa e a respectiva absorção de água de cada fase constituinte do agregado. No caso de Vinhedo e de São Paulo, como só havia três amostras representativas de agregados, decidiu-se incluir também os resultados das quatro frações granulométricas/amostra, totalizando 12 resultados para cada propriedade (teor de cerâmica vermelha ou absorção de água). Nesse caso, o teor médio de cerâmica vermelha dos agregados foi calculado, por ponderação, entre a massa dos produtos de densidade e os respectivos teores em cada produto. Da mesma forma, a absorção de água média dos agregados foi calculada pela ponderação entre a massa dos produtos de densidade e os respectivos valores de absorção de água de cada produto. Para complementar os resultados e reforçar as evidências observadas, foram utilizados mais 36 resultados de determinação do teor de cerâmica vermelha, por catação, e de absorção de água, pelo método acima descrito, em agregados de RCD mistos, originados de um estudo de caracterização no município de Macaé, RJ. Cada resultado deste foi considerado representativo da fração graúda (entre 25 mm e 4,8 mm) existente em uma caçamba de cinco metros cúbicos de RCD misto amostrada (sem britagem) nessa região.

Dados internacionais foram utilizados para demonstrar o potencial de aplicação da técnica de separação óptica em outros países. Foram incluídos mais 20 resultados de caracterização (teor de cerâmica vermelha ou absorção de água), obtidos pelos estudos de Winkler (1995) e Kehr (2006). Tais resultados foram obtidos de sete diferentes usinas de reciclagem, localizados em diferentes localidades da Alemanha. Foram ainda somados mais 32 resultados de caracterização (teor de cerâmica vermelha ou absorção de água) levantados em usinas de reciclagem na Espanha, a partir do estudo de Agrela et al. (2011). Os ensaios de absorção de água foram realizados de acordo com as normas vigentes de cada país e não diferem significativamente do método brasileiro.

Coleta e análise de dados experimentais de concretos

Como o teor de cerâmica vermelha influenciou significativamente a porosidade dos agregados de RCD mistos (resultado a ser apresentado na Figura 7, item 3), foi analisado o aumento da resistência do concreto com a redução do teor de cerâmica vermelha do agregado de RCD misto, a partir de dados experimentais brasileiros (BAZUCO, 1999; PASSOS; PINTO JUNIOR; RAMOS, 2009; ZORDAN, 1997) (Tabela 2). Para permitir uma comparação, os resultados experimentais contendo diferentes teores de cerâmica vermelha foram agrupados, admitindo-se intervalos de valores para a relação unitária entre cimento e agregados (cimento/cimento: agregados/cimento – 1:m): um entre 1:3 e 1:4 e outro entre 1:4 e 1:5.

Resultados e discussões

Eficiência da remoção da cerâmica vermelha por separação óptica

A Figura 2 apresenta os resultados da separação óptica da cerâmica vermelha, por meio de diagramas de Sankey. Os subprodutos apresentaram mais de 90% de cerâmica vermelha, possuindo apenas rochas escuras que não foram detectadas sobre os transportadores de correia (Figura 3). Quanto maior o teor de cerâmica na alimentação, maior o teor de cerâmica vermelha nos subprodutos (Figura 4a), indicando que o sistema de segmentação das partículas de cerâmica vermelha é preciso (não menor que 91,5%) e pouco afetado pela quantidade de cerâmica vermelha presente na alimentação.

Com relação aos produtos, o separador óptico tem alta eficiência para a remoção da cerâmica vermelha quando o teor de cerâmica vermelha na alimentação não ultrapassa 40%. Acima desse valor, a eficiência cai, resultando em até 21,2% de cerâmica vermelha no produto. A remoção torna-se menos eficiente quando a concentração cresce devido à provável deficiência dos jatos responsáveis pela separação, e não pelo sistema de segmentação de partículas. Por isso, o aumento no teor de cerâmica na alimentação influencia no aumento do teor de cerâmica vermelha nos produtos (Figura 4b). Aumentar a disponibilidade dos jatos de ar ou reduzir a velocidade dos transportadores de correia podem ser alternativas para melhorar a eficiência do processo.

Efeito da remoção da cerâmica vermelha nos agregados de RCD mistos e sua influência no concreto

A Tabela 3 mostra a distribuição de massa específica aparente dos agregados puros de concreto e de cerâmica vermelha, bem como das amostras e produtos obtidos pela separação óptica. Os produtos 1 e 2 obtidos pela separação óptica possuem massa específica média similar à do resíduo de concreto, com menos de 5% de massa de partículas com massa específica abaixo de 2,0 kg/dm³. O produto 3 possui massa específica média ainda mais elevada (2,46 kg/dm³ – 3,5% inferior à do agregado do concreto), porém possui mais de 20% de massa de partículas com massa específica abaixo de 2,0 kg/dm³, devido ao teor de cerâmica residual no produto (21%).

A Figura 5 apresenta a dispersão de resultados de massa específica aparente das partículas cimentícias/rochas e a das partículas de cerâmica vermelha dos agregados de RCD mistos, obtidas a partir de estudos representativos em três cidades brasileiras. A maior parte das partículas de cerâmica vermelha possui massa específica aparente abaixo de 1,9 kg/dm³, enquanto a maior parte das partículas cimentícias/rochas possui massa específica aparente acima de 2,0 kg/dm³. Destaca-se, porém, que pode existir até 20% da massa de partículas cimentícias com massa específica aparente abaixo de 2,0 kg/dm³, que não seriam potencialmente removidas por uso da separação óptica.

São também encontrados resultados distintos em termos de distribuição de valores de absorção de água entre as partículas cimentícias/rochas e as de cerâmica vermelha (Figura 6). Cerca de 90% da massa das partículas de cerâmica vermelha apresentam absorção de água maior que 14% kg/kg, e quase 100% da massa das partículas cimentícias/rochas possuem absorção de água menor que 15% kg/kg.

A massa específica aparente e a absorção de água são medidas afetadas pela porosidade das partículas. Quanto maior a absorção de água dos agregados, maior será a porosidade deles. Como os poros são incluídos na determinação do volume aparente, o aumento do volume implica uma redução no valor de massa específica aparente (massa/volume aparente).

As partículas de cerâmica vermelha são mais porosas que as partículas cimentícias presentes nos agregados de RCD mistos. Assim, quanto maior seu teor de cerâmica vermelha, maior será a porosidade desses agregados. É por isso que a quantidade de cerâmica vermelha dos agregados de RCD mistos brasileiros influencia a absorção de água dos mesmos (Figura 7a), parâmetro fundamental associado à porosidade, que afeta o desempenho do concreto (ANGULO, 2005). Essa influência também é observada em agregados de RCD mistos obtidos na Espanha (AGRELA et al., 2011) e em agregados de alvenaria obtidos na Alemanha (WINKLER, 1995; KEHR, 2006) (Figura 7b).

Os agregados de RCD mistos, brasileiros ou do exterior, contêm geralmente até 50% de cerâmica vermelha em sua composição em massa. Isso implica que no produto será encontrado até 5% de cerâmica vermelha (Figura 4b), resultando em agregados de RCD com absorção de água entre 4% (dados da Espanha) e 7% (dados do Brasil e da Alemanha). Esse aumento da absorção de água é causado por partículas cimentícias porosas, com massa específica abaixo de 2,0 kg/dm³.

A distribuição de massa específica dos agregados de RCD mistos depende da fonte do resíduo. Amostras obtidas na cidade de Santo André são mais densas do que às obtidas em outras cidades brasileiras, resultado de maior concentração localizada de resíduo de concreto de obras públicas nessa usina de reciclagem e/ou britagem mais intensa (agregado com dimensão menor que 12 mm). Em Vinhedo, as amostras são menos densas, obtidas a partir de resíduos de casas térreas residenciais de alvenaria, que possuem pequena quantidade de estrutura de concreto armado. Essas particularidades afetam a viabilidade do uso da separação óptica, devido à maior ou menor concentração de partículas com massa específica abaixo de 2,0 kg/dm³. Independentemente da origem, a britagem intensiva, com ou sem tratamento térmico, é certamente uma alternativa para fragmentar essas partículas mais porosas (NAGATAKI et al., 2004; SHIMA et al., 2005), transformando-as em areias mais densas e compensando essa limitação da técnica.

A Figura 8 demonstra como a resistência do concreto aumenta quando o teor de cerâmica vermelha do agregado de RCD misto é reduzido, usando dados experimentais brasileiros (BAZUCO, 1999; PASSOS; PINTO JUNIOR; RAMOS, 2009; ZORDAN, 1997). Essa correlação existe porque a redução do teor de cerâmica implica a redução da porosidade (absorção de água) desse tipo de agregado. Nessa demonstração, o agregado de RCD com 0% de cerâmica vermelha corresponde a um agregado reciclado puro de concreto. Após a separação óptica e admitindo-se teores de até 5% de cerâmica vermelha nos agregados de RCD mistos brasileiros, a produção de concretos com resistência à compressão entre 20 e 30 MPa (traços unitários em massa entre 1:3 e 1:5) torna-se viável.

Conclusões

A remoção da cerâmica vermelha dos agregados de RCD mistos, por separação óptica, possibilita a obtenção de um agregado reciclado composto essencialmente de concreto, cuja absorção de água varia entre 4% e 7%. A eficiência do equipamento depende do conteúdo de cerâmica vermelha presente no agregado de RCD misto (alimentação do processo). Teores de até 5% de cerâmica vermelha nos agregados de RCD mistos brasileiros são esperados. Nesse caso, a produção de concretos estruturais (20-30MPa) de uso corrente no mercado nacional com incorporação de agregados reciclados torna-se viável.

Agradecimentos

S. C. Angulo agradece a bolsa de pós-doutorado no exterior concedida pelo CNPq – processo 200.959/2006-9. À Bauhaus Universität Weimar e à empresa Titech, que viabilizaram esta pesquisa. Ao Convênio FINEP 01.05.0100.00 - Aperfeiçoamento do processo de reciclagem da fração mineral dos resíduos de construção e demolição, que possibilitou integrar resultados na análise deste artigo.

Recebido em 01/07/12

Aceito em 18/03/13

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⁶

dos sete produtos de densidade obtidos para cada amostra foram avaliadas com o equipamento Geopyc 1360, da Micromeritics, que determina, por meio de sólidos ultrafinos, o volume aparente (envelope) das partículas (WEBB; ORR, 1997). Foram realizados, portanto, 14 ensaios. Para cada tipo de agregado, uma distribuição de massa de partículas, de acordo com os valores de massa específica aparente

⁷ foi elaborada. Com base nas composições das três misturas propostas no item anterior, as distribuições de valores de massa específica aparente foram discutidas, antes e depois da separação óptica.

1

Dados de Convênio FINEP/CETEM/Poli USP/UFAL/Prefeitura de Macaé 01.05.0100.00 - Aperfeiçoamento do processo de reciclagem da fração mineral dos resíduos de construção e demolição.

2

Jigue é um equipamento de separação densitária muito utilizado na indústria mineral.

3

Para mais informações, acessar <

http://www.titech.com>.

4

Para mais informações, acessar <

http://www.tomrasorting.com/>.

5

A terminologia "densidade” foi intencionalmente empregada para identificar a solução utilizada no ensaio de separação por densidade, e para diferenciar da terminologia "massa específica", empregada, neste estudo, para identificar essa mesma característica na partícula sólida.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Jul 2013
• Data do Fascículo
  Jun 2013

Histórico

• Recebido
  01 Jul 2012
• Aceito
  18 Mar 2013