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Avaliação das propriedades físicas e mecânicas de blocos de solo-cimento formulados com coprodutos siderúrgicos

Evaluation of physical and mechanical properties of soil-cement bricks formulated with steel co-products

RESUMO

Este trabalho tem por objetivo caracterizar o desempenho de resistência mecânica e absorção de água de blocos solo-cimento para alvenaria, após 28 dias de cura, com a incorporação limite dos seguintes coprodutos siderúrgicos em substituição parcial ao solo: adições de até 20 % em massa do pó de balão coletado em alto-forno, até 10 % de poeiras de despoeiramento de aciaria elétrica, e até 20 % de escória granulada de forno elétrico a arco. As formulações propostas incluem adições simultâneas de pós obtidos do descarte da produção de blocos solo-cimento, onde a substituição parcial ao solo foi de até 20 % em massa. Os resultados obtidos sugerem a potencialidade de uso dos resíduos siderúrgicos em blocos intertravados de solo-cimento para alvenaria sustentável, como alternativa de aplicação para esses resíduos. Verificou-se a possibilidade de bons resultados confrontando os valores exigidos por norma (absorção de água < 20% e resistência mecânica > 2,0 MPa) com destaque quando se utilizou 20% pó de balão juntamente com 10% de reuso do bloco solo-cimento; 10% de escória de aciaria ou 20% de escória de aciaria juntamente com 10% de reuso do bloco solo-cimento; e 2,5% de pó de despoeiramento juntamente com 20% de reuso do bloco solo-cimento.

Palavras-chave:
Coprodutos siderúrgicos; solo-cimento; alvenaria sustentável; estabilização

ABSTRACT

This work aims to characterize the mechanical resistance performance and water absorption of soil-cement blocks for masonry, after 28 days of moist curing, with the incorporation limit of the following steel co-products to partial replacement of soil: up to 20% by weight of balloon blast furnace dust powder additions, 10% of dedusting dust secondary from electric arc furnace, and 20% of granulated slag of electric arc furnace. The proposed formulations also evaluated simultaneous additions of soil-cement blocks discarded, after granulated by crushing, with partial replacement of soil in up to 20% by mass. The results suggest the potential use of steel residues in soil-cement interlocked blocks for sustainable masonry, as applying alternative to this waste. It was found that the results that stood out, comparing standard specification (water absorption < 20% and strength > 2.0 MPa), the results that stood out were using 20% powder flask along with a 10% reuse of the soil-cement block; 10% of steel slag or 20% of steel slag with 10% reuse of soil-cement block; and 2.5% dusting powder with 20% reuse of the soil-cement block.

Keywords:
Steel co-products; soil-cement; sustainable masonry; stabilization

1. INTRODUÇÃO

As atividades de fabricação de gusa e ferro-ligas geram grandes quantidades de subprodutos, que a princípio seriam descartados na natureza sem nenhum tipo de reaproveitamento, motivando novas técnicas de reciclagem. Usinas integradas de produção de aço geram materiais coprodutos que apresentam algumas dificuldades para a sua total reutilização, dentre os quais o chamado pó de balão, um pó do coletor de alto-forno, escórias da redução do gusa em alto-forno e da fundição do aço no forno panela e refino secundário no forno elétrico a arco, assim como pós de despoeiramento da aciaria.

O pó de balão coletado no sistema de limpeza a seco de gases dos altos-fornos apresenta uma quantidade gerada de aproximadamente 20 kg/t a 45 kg/t. de ferro gusa [1[1] SINOBRAS - Siderúrgica Norte Brasil S.A., 2013 Relatório de sustentabilidade, Relatório. Marabá, 2013. http://www.sinobras.com.br/novo/images/pdf/Relatorio_de_Sustentabilidade_2013.pdf, acessando em maio de 2015.
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, 2[2] OLIVEIRA, L.C.P., Gestão de Coprodutos. Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico: 2008. Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2008. (Nota Técnica), 2008. 28 pp. http://www.abmbrasil.com.br/epss/arquivos/documentos/2011_4_19_9_59_59_88597.pdf, acessado em maio de 2015.
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]. Eventualmente pode ser aglomerado juntamente com outros coprodutos e matérias-primas em unidades de sinterização de aglomerados permeáveis para retornarem como carga no alto-forno ou serão descartados, gerando passivos ambientais [3[3] OLIVEIRA, M.R.C., MARTINS, J., "Caracterização e classificação do resíduo sólido "pó do balão", gerado na indústria siderúrgica não integrada a carvão vegetal: estudo de um caso na região de Sete Lagoas/MG", Química Nova, v. 26 n.1, pp. 5-9, jan./fev. 2003.].

A escória de aciaria gera cerca de 150 kg/t. de aço produzido, dependendo das matérias-primas utilizadas e do processo de fabricação de aço empregado, mediante a utilização de fornos elétricos ou conversores LD a oxigênio. Considerando que isso representa 15% do total produzido mundialmente, somente no ano de 2008 foram produzidos aproximadamente 200 milhões de toneladas deste resíduo [4[4] MILANEZ, B., PORTO, M.F., "A ferro e fogo: impactos da siderurgia para o ambiente e a sociedade após a reestruturação dos anos 1990", In: IV Encontro Nacional da Anppas, 20 p., Brasília, DF, Brasil, 4 - 6 junho 2008.].

Por sua vez o pó de despoeiramento ou pó de aciaria elétrica é um resíduo sólido, rico em ferro e zinco, gerado como particulado das emissões provenientes da produção de aço em fornos elétricos a arco, que são filtrados pelo sistema de despoeiramento. Estima-se que sejam gerados de 15 kg a 20 kg de pó de despoeiramento por tonelada de aço produzido [5[5] FAY, L., Aproveitamento de resíduos siderúrgicos para a fabricação de elementos construtivos para alvenarias na construção civil, Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2006., 6[6] LOBATO, N.C.C., VILLEGAS, E.A., MANSUR, M. B. "Levantamento de possíveis rotas processuais para a reutilização do pó de aciaria elétrica", In: XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, 17660, Florianópolis, SC, 19 a 22 Outubro 2014.].

Recomenda-se o uso de subprodutos industriais em produtos cerâmicos, especialmente quando estes materiais adicionam versatilidade para os sistemas de materiais cimentícios, além das vantagens óbvias de benefícios ambientais. Isso é relevante para diferentes profissionais que atuam na área de construção e trabalham em países em desenvolvimento, que têm de enfrentar os desafios globais, enquanto confrontado com o aumento da pressão sobre a transparência, as boas práticas, bem como sobre a capacidade de realizar suas operações de forma mais sustentável [7[7] OTI, J.E., KINUTHIA, J.M., BAI, J., "Compressive strength and microstructural analysis of unfired clay masonry bricks", Engineering Geology, v. 109, pp. 230-240, 2009.].

Solo-cimento em blocos intertravados para alvenaria de vedação é produzido por prensagem, seguida de cura e secagem, não sendo necessária sua queima, e por isso recebem a denominação de tijolos ecológicos. Seu uso facilita a passagem das instalações e tem execução mais rápida que em paredes monolíticas do mesmo material, devido sua excelente regularidade dimensional e nivelamento facial. Possibilitam a eliminação da argamassa de assentamento e revestimento devido ao uso de cola branca. Sua aparência e qualidade final são marcadamente superiores aos seus homólogos, necessitando apenas de impermeabilização e uma cobertura de acabamento. Esta tecnologia reduz, portanto, o uso de energia e emissões de dióxido de carbono de forma vital para incrementar a sustentabilidade da construção civil, minimizando o consumo de recursos naturais e possibilitando materiais mais eficientes [8[8] OTI, J.E., KINUTHIA, J.M., "Stabilised unfired clay bricks for environmental and sustainable use", Applied Clay Science, v. 58 pp. 52-59, 2012.].

Diferentes subprodutos têm sido relatados como material de substituição à argila para a produção de blocos intertravados de solo-cimento para alvenaria, tais como a utilização de resíduo do beneficiamento de caulim [9[9] CASTRO, S.H., Incorporação de resíduos de caulim em solo-cimento para construções civis, Dissertação M.Sc., PPG-ECA/UFCG, Campina Grande, PB, Brasil, 2008.], palha de arroz e braquiária [10[10] FERREIRA, R. C., GOBO, J. C. C., CUNHA, A. H. N. "Incorporação de casca de arroz e de braquiária e seus efeitos nas propriedades físicas e mecânicas de tijolos de solo-cimento", Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 28, n. 1, pp. 1-11, jan./mar. 2008.], utilização de resíduos de concreto [11[11] SOUZA, M.I B., SEGANTINI, A.A.S., PEREIRA, J.A. "Tijolos prensados de solo-cimento confeccionados com resíduo de concreto", Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, n. 2, pp. 205-212, mar./abr. 2008.], resíduos de alumina e cinza de carvão [12[12] MIQUELEIZ, L., RAMIREZ, F., OTI, J.E., SECO, A., KINUTHIA, J.M., OREJA, I., URMENETA, P., "Alumina filler waste as clay replacement material for unfired brick production", Engineering Geology, v. 163, pp. 68-74, 2013.]. Entretanto, são muito escassas as publicações que utilizem resíduos da indústria do aço.

Este trabalho teve por objetivo avaliar as potencialidades de blocos de solo-cimento para uso em alvenaria sustentável com incorporação de coprodutos siderúrgicos, juntamente com o reaproveitamento do descarte da produção de blocos solo-cimento, com o intuito de reciclar estes subprodutos.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais utilizados neste trabalho foram: solo caulinítico, cimento Portland composto CPII-Z32, os coprodutos siderúrgicos: pó de despoeiramento (PD) e pó de balão (PB) e escória proveniente de forno elétrico a arco (EAE), e blocos de solo-cimento defeituosos finamente granulados (RB).

A composição química da escória foi verificada utilizando-se um espectrômetro de fluorescência de raios X por energia dispersiva EDX-720/800HS da Shimadzu, e utilizou-se um Panalytical, modelo Axios Minerals para o pó de despoeiramento e pó de balão. A composição mineralógica foi analisada a partir de um difratômetro da Panalytical, com goniômetro PW3050/60 e com tubo de raios X cerâmico de ânodo de Cu (Kα1 = 1,5406 Å), modelo PW3373/00.

A granulometria das amostras de solo, RB, EAE, PD e PB foram analisadas por peneiramento, utilizando as peneiras de 30, 40, 70, 100 e 200 mesh e agitador eletromagnético de peneiras da marca Bertel. A norma que conduziu o ensaio foi a NBR 7181/1984, versão corrigida: 1988 [13[13] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Solo: Análise granulométrica. NBR 7181. Rio de Janeiro: ABNT, 1988.].

Para a determinação dos Limites de Atterberg do solo, limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade, utilizou-se o aparelho Casagrande e placa de vidro esmerilhada, ambos da marca Solotest. Os ensaios foram conduzidos segundo a norma NBR 6459/84 [14[14] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Solo: Determinação do limite de liquidez. NBR 6459. Rio de Janeiro: ABNT , 1984.].

Foram confeccionados 6 blocos de cada formulação, onde variou-se a mistura do pó RB dos blocos de solo-cimento e coprodutos siderúrgicos. A quantidade de cimento permaneceu constante em 14,8%, ou seja, o traço utilizado foi 1:6 em volume de cimento em relação ao solo em todas as formulações.

As Tabelas 1, 2 e 3 apresentam as formulações utilizadas. As misturas foram realizadas em betoneira, com a prévia britagem da escória do forno elétrico de aciaria para obter a granulometria inferior 15 mesh como os demais coprodutos. Após a mistura em betoneira, as formulações foram conformadas em blocos de 296 x 146 x 70 mm com dois furos de 81 mm de diâmetro em prensa hidráulica semiautomática, marca Sahara, modelo TH-2. Em seguida os blocos eram empilhados e umedecidos durante quatro dias, sob uma lona para manter a temperatura entre 25 a 30 °C evitando o aparecimento de trincas. O tempo de cura foi de 28 dias.

Tabela 1:
Formulação utilizada para incorporação de pó de balão (PB) aos blocos de solo-cimento e adições do pó de blocos rejeitados (RB) com 14,8% de cimento.

Tabela 2:
Formulação utilizada para incorporação de escória elétrica de aciaria (EAE) aos blocos de solo-cimento e adições do pó de blocos rejeitados (RB) com 14,8% de cimento.

Tabela 3:
Formulação utilizada para incorporação de pó de despoeiramento (PD) aos blocos de solo-cimento e adições do pó de blocos rejeitados (RB) com 14,8% de cimento.

Os corpos de prova foram preparados segundo os requisitos da norma NBR 10834/2012 [15[15] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Bloco de solo-cimento sem função estrutural: Requisitos. NBR 10834. Rio de Janeiro: ABNT , 2012.]. Os blocos passaram por dois tipos de caracterização tecnológica: ensaios de absorção de água pelo método de Arquimedes e de resistência à compressão, realizado em prensa manual hidráulica, marca Solotest. Os ensaios foram realizados seguindo a norma NBR 10836/2013 [16[16] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Bloco de solo-cimento sem função estrutural: Análise dimensional, determinação da resistência à compressão e da absorção de água - Método de ensaio. NBR 10836. Rio de Janeiro: ABNT , 2013.].

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos da análise granulométrica são apresentados na Figura 1 para o solo e coprodutos siderúrgicos, assim como o pó solo-cimento de blocos eventualmente descartados na produção ou estocagem após granulados (RB).

Figura 1:
Análise granulométrica dos pós de solo e coprodutos siderúrgicos.

Com base na análise das curvas, é possível identificar que o solo possui baixa fração argilosa e os solos arenosos bem graduados, com razoável quantidade de silte mais argila, são os mais indicados, pois requerem baixo consumo de cimento [9[9] CASTRO, S.H., Incorporação de resíduos de caulim em solo-cimento para construções civis, Dissertação M.Sc., PPG-ECA/UFCG, Campina Grande, PB, Brasil, 2008.]. O solo utilizado tem característica apropriada para o uso em misturas de solo-cimento, onde os grãos de areia grossa e pedregulhos tem como função o preenchimento, uma vez que estes são agregados inertes, enquanto o cimento tem ação aglomerante das partículas mais finas, proporcionando resistência mecânica [11[11] SOUZA, M.I B., SEGANTINI, A.A.S., PEREIRA, J.A. "Tijolos prensados de solo-cimento confeccionados com resíduo de concreto", Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, n. 2, pp. 205-212, mar./abr. 2008., 17[17] SEGANTINI, A.A.S. Utilização de solo-cimento plástico em estacas escavadas com trado mecânico em Ilha Solteira-SP, Tese de D.Sc., Faculdade de Engenharia Agrícola/UNICAMP Campinas, SP, Brasil, 2000.].

Os resíduos utilizados são compostos basicamente por granulometrias correspondentes à faixa típica de areia fina e média, com exceção do PD que é mais fino e parte da distribuição corresponde a partículas de granulometria equivalente ao silte. Entretanto, de acordo com os resultados da Figura 1, a presença de partículas finas de PD pode resultar em menor poder aglomerante entre o cimento e areia devido ao mecanismo de estabilização do cimento, proporcionando perda na resistência à compressão dos blocos solo-cimento [18[18] LIMA, T.V., Estudo da produção de blocos de solo-cimento com matérias primas do núcleo urbano da cidade de Campos dos Goytacases-RJ, Dissertação de Me, Centro de Ciência e Tecnologia/UENF Campos dos Goytacases, RJ, Brasil, 2006.]. O reaproveitamento de escória de aciaria (EAE) com o reaproveitamento da produção de blocos solo-cimento em pó (RB) propicia uma maior quantidade de sílica na mistura.

O solo não apresentou caracteristica plástica, o que pode ser observado na Tabela 2, que apresenta os limites de Atterberg. Os demais solos da literatura apresentados para comparação caracterizam-se por serem argiloarenoso e arenoso, respectivamente [19[19] MIELI, P. H., Avaliação do tijolo modular de solo-cimento como material na construção civil, Trabalho de Conclusão de Curso, COPPE/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2009. , 20[20] ROLIM, M. M., FREIRE, W. J., BERALDO, A. L., "Análise comparativa da resistência à compressão simples de corpos de prova, tijolos e painéis de solo-cimento", Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 3, n. 1, pp.89-92, 1999.].

Tabela 2:
Limites de Atterberg.

O fato do solo apresentar baixa plasticidade confirma o resultado da análise granulométrica, que apresentou maior quantidade de areia e pouca quantidade de silte, consequentemente o índice de plasticidade apresentou o menor valor. Comparando o resultado deste trabalho com a literatura, verifica-se a necessidade de se certificar que o solo de fato seja pouco plástico para a fabricação de materiais solo-cimento [9[9] CASTRO, S.H., Incorporação de resíduos de caulim em solo-cimento para construções civis, Dissertação M.Sc., PPG-ECA/UFCG, Campina Grande, PB, Brasil, 2008., 19[19] MIELI, P. H., Avaliação do tijolo modular de solo-cimento como material na construção civil, Trabalho de Conclusão de Curso, COPPE/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2009. , 20[20] ROLIM, M. M., FREIRE, W. J., BERALDO, A. L., "Análise comparativa da resistência à compressão simples de corpos de prova, tijolos e painéis de solo-cimento", Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 3, n. 1, pp.89-92, 1999.].

A Tabela 3 apresenta a composição dos coprodutos siderúrgicos utilizados, mas há flutuações, principalmente na escória, a cada corrida dos fornos da aciaria. Todos os resíduos apresentam alto teor do íon ferro. É importante destacar que esses resultados foram obtidos para resíduos provenientes de sucata não fragmentada. Embora um estudo comparativo seja necessário, o uso de equipamento fragmentador (Shredder) permite selecionar uma sucata muito mais limpa, portanto mais homogênea e com menor emissão de gases, favorecendo a redução parcial das impurezas a serem estabilizadas no produto cerâmico [21[21] VERMEULEN, I., BLOCK, C., CANEGHEM, J.V., et al., "Sustainability assessment of industrial waste treatment processes: The case of automotive shredder residue" Resources, Conservation and Recycling, v. 69, pp. 17-28, 2012.].

Tabela 3:
Composição predominante dos resíduos/coprodutos siderúrgicos.

O pó de balão (PB) é constituído, predominantemente, por uma mistura de óxidos de ferro (hematita e goetita) com quartzo e finos de carvão e calcário [cristais de calcita- CaCO3 e e gibsita - Al(OH)3], em decorrência da grande quantidade de pó arrastado do sistema de limpeza a seco dos gases dos altos-fornos. Embora de baixo caráter poluidor, é classificado como Resíduo Classe I - Perigoso, conforme parâmetros definidos pela norma NBR 10004 [22[22] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Resíduos sólidos - Classificação. NBR 10004. Rio de Janeiro: ABNT , 2004.], exigindo cuidados específicos. Entretanto, é importante destacar que essa classificação é devido ao elevado teor de fenóis (C6H5OH) encontrado especificamente nesse tipo de material, cujo ponto de fusão é de 41 °C.

A norma NBR 10004 classifica como resíduo tóxico as poeiras provenientes do filtro de manga primário e secundário de controle de emissão de gases empregado na produção de aço em fornos elétricos, onde seus constituintes perigosos são o cromo hexavalente, chumbo e cádmio. Além da presença de chumbo, traços detectados de bromo (0,365 %), cromo (0,277 %) e cobre (0,225 %) (não apresentados Tabela 3), consequentemente, dificultam o gerenciamento desse resíduo. A presença do chumbo, entretanto, pode tornar interessante o uso deste resíduo em tijolos convencionais devido ao efeito fundente. Destaca-se o grande teor de Fe (48,947 %) e Zn (28,160 %) no pó de despoeiramento (PD). Pesquisas anteriores indicaram que as fases mineralógicas predominantes são magnetita, ferrita espinélio (FeO. Fe2O3), ferrita espinélio de zinco ou franklinita (ZnO. Fe2O3), jacobsita (MnO. Fe2O3), soluções sólidas desses três espinélios, faialita [(FeO)2.SiO2] e zincita (ZnO) [23[23] HAGI, A.M., HAGI, R.D., "Residues and effluents-processing and environmental considerations", In: The Minerals, Metals and Materials Society, Warrendale, PA, pp. 177-125, 1992.].

A escória de aciaria é um resíduo sólido gerado em operações pirometalúrgicas, que contém sílica sólida à temperatura ambiente e impurezas provenientes dos metais processados. É classificada como resíduo inerte, entretanto, vale diferenciar a escória do forno panela (refino redutor) e a utilizada nesse trabalho, proveniente do forno elétrico a arco do refino secundário (oxidante). A primeira retém 2,5 vezes o teor de cal virgem, empregada para retirar e neutralizar os elementos fósforo, enxofre e silício no processo de refino do gusa para a produção de aço. Pode apresentar instabilidade volumétrica devido à expansão por hidratação da cal livre e desintegração, embora seja baixa para a escória do refino oxidante. Um procedimento para reduzir ao mínimo o fenômeno pode ser realizado através do envelhecimento da escória finamente granulada em pátio, regando-a com água natural ou água quente para conseguir hidratar os elementos instáveis [24[24] RUBIO, A.R., CARRETERO, J. G. "La aplicación de las escorias de aceria en carreteras", Ingenieria Civil, v.80, p. 5-8, 1991. ].

Embora o solo utilizado seja essencialmente caulinítico e, consequentemente apresenta coloração creme-clara, todos os resíduos utilizados nesse trabalho proporcionaram modificações crescentes na coloração para tons mais escuros nos blocos solo-cimento em função da presença de hematita e manganês, o que normalmente apresenta maior aceitação dos consumidores. Tradicionalmente é aplicado verniz como acabamento sobre as alvenarias de solo-cimento, o que certamente contribuirá para o aprisionamento dos coprodutos superficiais. Difratogramas de raios X dos blocos solo-cimento com 10% em peso dos resíduos avaliados identificaram a predominância das seguintes fases: caulinita, goetita, quartzo, calcita e jacobsita.

As Figuras 2, 3 e 4 permitem avaliar os resultados de absorção de água dos blocos solo-cimento com os diferentes teores dos coprodutos siderúrgicos e adições dos blocos pulverizados reutilizados, onde a linha horizontal indica o valor médio máximo de 20% exigido na norma NBR 10836, enquanto para valores individuais exige valores menor ou igual a 22 %. A formulação sem adições de resíduos apresentou valor médio para a absorção de água de 24 %, valor este que não se enquadra nos parâmetro da norma.

Figura 2:
Absorção de água para blocos solo-cimento usando incorporações do pó de balão (PB) e pó de solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Figura 3:
Absorção de água para blocos solo-cimento com incorporações da escória de aciaria (EAE) e pó solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Figura 4:
Absorção de água para blocos solo-cimento usando incorporações do pó de despoeirameto (PD) e pó de blocos solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Em relação aos valores verificados de absorção de água com adições de pó de balão (PB), os blocos solo-cimento somente atingiram valores satisfatórios com o reaproveitamento da própria produção de solo-cimento (RB) quando se utiliza teores acima de 10 % de PB (F5, F10 e F11) permitindo o consumo de eventuais blocos descartados durante a produção, estocagem ou transporte, com a diminuição da porosidade nos produtos finais.

No caso da incorporação de escória de aciaria elétrica (EAE), pode-se observar que é possível fabricar blocos solo-cimento com o teor máximo verificado de EAE, ou seja, 20% de escória com adição simultânea de RB, tanto com 5 % como 10 %. Quando se adiciona 10 % de EAE os valores de absorção de água coincidem com o limite especificado. Estes resultados sugerem a possibilidade do uso de maiores quantidades de EAE.

Apenas as formulações propostas com o menor teor do pó de despoeiramento (PD) satisfizes os valores exigidos por norma (F2, F3, F7, e F11), onde a formulação F2 utilizou o maior teor de desse resíduo entre essas formulações, contendo 5 % de PD, e acima desse valor ocorre um aumento linear indesejável da absorção de água.

Os resultados de resistência mecânica à compressão dos blocos solo-cimento estão apresentados nas Figuras 5, 6 e 7. A formulação do corpo de prova de referência, não apresentada nas figuras, apresentou média de resistência à compressão de 1,1 MPa, valor este aquém ao exigido pela norma. A resistência à compressão em conformidade à norma, apresentam média de valores maior ou igual a 2,0 MPa (em destaque nas figuras) e valor individual maior ou igual a 1,7 MPa [11[11] SOUZA, M.I B., SEGANTINI, A.A.S., PEREIRA, J.A. "Tijolos prensados de solo-cimento confeccionados com resíduo de concreto", Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, n. 2, pp. 205-212, mar./abr. 2008.].O erro apresentado nos valores mostra que os blocos apresentaram dispersão de resistência à compressão, inerente ao método de fabricação.

Figura 5:
Resistência à compressão para blocos solo-cimento usando incorporações do pó de balão (PB) e pó de solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Figura 6:
Resistência à compressão para blocos solo-cimento com incorporações da escória de aciaria (EAE) e pó solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Figura 7:
Resistência à compressão para blocos solo-cimento usando incorporações do pó de despoeirameto (PD) e pó de blocos solo-cimento (RB) de blocos pulverizados.

Embora o erro da medida com 15 % de PB tenha sido elevado, as formulações que se destacaram no desempenho de resistência a compressão foram as com maiores teores sem adição de RB, ocorrendo algum ganho ao se adicionar RB para 20 % de PB, mas pode ocorrer o comprometimento do resultado de absorção de água. Confrontando os desempenhos de resistência à compressão e absorção de água, sugerindo as formulações F5 e F11 como apropriadas para alvenaria.

O resultado de resistência à compressão que atende simultaneamente a exigência de absorção de água para blocos solo-cimento com incorporações da EAE foi satisfatório apenas para a formulação com 20 % de escória do forno elétrico a arco e 10 % de reaproveitamento de pó solo-cimento (RB). Estudos utilizando escória Fe-Si-Mn atingiram a especificação de 2,0 MPa somente depois de 60 dias de cura [25[25] FERREIRA, W.L., REIS, E.L., LIMA, R.M.F., "Incorporation of residues from the minero-metallurgical industry in the production of clay-lime brick", Journal of Cleaner Production, v. 87, pp. 505-510, 2015.].

Devido a algumas composições com PD não terem resistido ao processo de hidratação e apresentarem trincas, somente as formulações com 2,5 e 7,5 % foram submetidas ao teste de resistência à compressão. Para os resultados dos blocos com PD as composições F2, F3 e F7 também não alcançaram os exigidos, ao contrário da formulação F11, que atingiu a média de 2,3 MPa, estando em conformidade à norma. A composição F7 contém o menor teor de PD e o maior teor de RB, criando uma proporção mais adequada entre os coprodutos siderúrgicos e cimento.

A alteração do traço de cimento é uma alternativa para resultar em maior coesão dos grânulos e atingir valores de resistência maiores, conjugando com a dosagem dos subprodutos incorporados. Comparando-se os resultados obtidos com os observados na literatura com incorporação do resíduo de caulim em corpos de prova cilíndricos [5[5] FAY, L., Aproveitamento de resíduos siderúrgicos para a fabricação de elementos construtivos para alvenarias na construção civil, Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2006.], valores similares de resistência à compressão foram alcançados com 28 dias de cura, embora o desempenho de absorção de água com os resíduos siderúrgicos tenda a ser inferior. Quando se utilizou a incorporação de rejeitos orgânicos [10[10] FERREIRA, R. C., GOBO, J. C. C., CUNHA, A. H. N. "Incorporação de casca de arroz e de braquiária e seus efeitos nas propriedades físicas e mecânicas de tijolos de solo-cimento", Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 28, n. 1, pp. 1-11, jan./mar. 2008.], que tendem a dificultar a cura do cimento diminuindo seu efeito aglomerante, pode-se verificar que houve uma dispersão maior dos valores de resistência à compressão utilizando corpos de prova de dimensões inferiores ao do presente trabalho, consequentemente a absorção de água apresentou melhores valores.

4. CONCLUSÕES

A utilização de resíduos ou coprodutos siderúrgicos na produção de blocos de solo-cimento para alvenaria isoladamente ou juntamente com o reuso do próprio bloco solo-cimento, pode proporcionar economia e a diminuição do passivo ambiental, além de ganhos para as características estéticas e tecnológicas do solo-cimento.

O aprisionamento dos resíduos siderúrgicos avaliados não deve apresentar toxidade após o completo aprisionamento nos blocos solo-cimento com a aplicação de verniz como acabamento usualmente utilizado nas superfícies das alvenarias.

Verificou a possibilidade de bons resultados em conformidade a norma técnica brasileira, quanto às exigências de absorção de água e resistência mecânica, com destaque para as formulações contendo:

  • - 20% pó de balão juntamente com 10% de reuso do bloco solo-cimento;

  • - 10% de escória ou 20% de escória de aciaria juntamente com 10% de reuso do bloco solo-cimento;

  • - 2,5% de pó de despoeiramento juntamente com 20% de reuso do bloco solo-cimento.

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a UNIFESSPA pelo Programa Institucional de Bolsa de Extensão, ao Prof. Dr. Rômulo Simões Angélica (IG-UFPA) pelas análises mineralógicas dos coprodutos e a colaboração das empresas Dorim Construções Tijolos Ecológicos Ltda. e Sinobras (Siderúrgica Norte Brasil S.A.).

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Set 2016

Histórico

  • Recebido
    25 Set 2015
  • Aceito
    13 Abr 2016
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